專利名稱：數字式蒸發計的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水面蒸發計，尤其是一種數字式水面蒸發計。
在現有技術里，國家水文標準化技術委員會1993年6月版《水文儀器技術匯編》中GB11829-89 E601型系列水面蒸發器中規定蒸發器是由蒸發桶、水圈、溢流筒、測量指示裝置(測桿、電測針、刻度盤、游標、音響器等)構成。它的蒸發桶是由呈白色的金屬或玻璃鋼制作的標準桶(口徑618mm，圓柱體高度600mm、錐體高度87mm)，蒸發面積為3000cm2；它的水圈是四個弧形容器，槽寬為200mm，內壁深為137mm；它的溢流孔內徑為15mm，溢流孔底距器口60mm；水面指示針尖、水面標志線距器口距離為75mm；水位標志線寬度為0.5mm，測桿最小刻度為1mm，儀器測針量程為70cm或100cm；儀器分辨力為0.1mm、0.2mm、0.5mm或1mm。現有技術是通過電測針滑動接觸水面時音響器發聲，依照測桿上的刻度人工定時讀取水面蒸發量。
現有技術存在以下缺陷與不足之處1、水位標志線寬為0.5mm，其分辨力要達到0.1mm相當困難；2、測桿的最小刻度為1mm，并須由人工目視觀測，其測量準確度低。
3、觀測數據時，易受風力等外界因素影響、水面產生波動，精確讀數困難。
4、現有技術無數字電信號輸出，無法將水面蒸發信息自動遠傳、貯存記錄，不能與計算機、通信機聯接組網。
本實用新型的目的是克服現有技術的上述不足之處而設計的一種新式的數字式水面蒸發傳感器，來取代原有的測量裝置，使蒸發計具有數字電信號輸出、顯示、貯存、記錄及遠傳功能，并提高儀器性能，以滿足現代水文、氣象事業發展的需要。
本實用新型是用如下方式來實現的一種高分辨力的數字式蒸發計，它包括現有技術的標準蒸發桶、水圈、溢流孔、溢流連通管及本實用新型的量測裝置浮子筒、浮子、測量纜、平衡錘、測輪、絕對值型旋轉編碼器、連接電纜及數字信息采集處理器等。它還包括浮子筒與蒸發桶之間的連通管，安裝編碼器的“L”型支架板及固定螺釘，安裝測輪的軸套、鎖緊螺釘，浮子懸吊螺釘、平衡錘懸吊螺釘、數據采集處理器外殼等。還包括它的浮子筒高度不小于200mm，其底部用內徑為10mm的連通管與蒸發桶相連接，構成連通器。浮子桶呈白色、內徑為196mm，器口用壁厚10mm的玻璃鋼或8mm厚的金屬制作，浮子桶上部有密封蓋，密封蓋的中心留有約Φ1mm的過線孔；還包括它的編碼器是超低轉矩絕對值型光電(或機械)旋轉編碼器，其啟動力矩應小于8克.厘米，輸出碼為格雷碼或其它形式的循環碼，輸出方式為“OC”門(輸出電流為30mA，工作電壓可為5V、6V、12V、24V)。機械編碼器的觸點負載能力為0.1A/24VDC。旋轉編碼器通過“L”形支架安裝于浮子筒上蓋上面；它的測輪安裝于編碼器主軸上，并用鎖緊螺釘與編碼器軸固定。測輪是以金屬材料制作，測輪的工作周長與量程成嚴格的比率關系，其外緣截面形狀為“V”型凹槽，其槽底形狀與測量纜的截面形狀相適配。安裝后的測輪的底緣距浮子桶蓋的高度不小于150mm，測輪的垂直切線方向正對浮子筒上蓋的中心孔；還包括它的測量纜是外徑為小于1mm的柔性不銹鋼纜或包敷尼龍外套的不銹鋼纜。它的浮子是直徑略小于196mm的高度約為10mm的實芯或空芯塑料浮子或空芯防蝕金屬浮子。浮子安裝于浮子桶內，它通過懸吊螺釘與測量纜相連接。測量纜穿過浮子筒上蓋的過線孔，繞過測輪的工作圓周的“V”形凹槽與平衡錘相連接。平衡錘是用不銹鋼材料制作的配重錘，它通過懸吊螺釘與測量纜相連，用于平衡浮子在浮子筒內的吃水高度；還包括它的數字信息采集處理器是由微處理器、貯存器、譯碼顯示器、報警指示器、數據通信傳輸接口及外殼等組成。數據信息采集處理器通過多芯屏蔽電纜與旋轉編碼器的輸出插座相連接。它的微處理器具有定時采集數據或接受外部指令發送傳輸數據功能，顯示器具有顯示功能、報警器可輸出報警信號，貯存器用于記錄時間及蒸發量信息數據。通信接口可將并行數據轉換成串行數據向外發送或與通信機、計算機組網聯接。
本實用新型與現有技術比較，具有如下優點1、以新型的數字式蒸發傳感器代替了測針和測桿，提高了儀器分辨力。
2、浮子桶有上蓋，水面穩定，不受風力等外界因素影響、測量精度高。
3、以數字顯示蒸發量，使觀測更加方便、準確。
4、增加了定時蒸發量數據采集功能及數據貯存功能。
5、保留了現有技術的蒸發桶、水圈、溢流桶及其規范要求，使本實用新型便于直接替換現有技術實現升級換代。
6、新型傳感器是數據編碼輸出型傳感器，具有可靠性高，不受強電磁干擾、無溫度和零點漂移，即使斷電再通電，采集的數據仍然正確無誤。
7、本實用新型實現了自動數字量測和信息遙測組網。
因此，本實用新型保留了現有技術的規范，符合國家相關標準，并提高了儀器性能(分辨力、量測準確度)及工作可靠性，實現了自動數字量測及信息記錄、遙測組網，適于在水文、氣象單位廣泛使用。
圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖2是本實用新型的浮子筒構造圖。
圖3是本實用新型的浮子外形圖。
圖4是本實用新型量測裝置的安裝示意圖。
圖5是本實用新型量測裝置的側視圖。
圖6是本實用新型測輪外緣截面形狀與測量纜截面配合圖。
圖7是本實用新型的數據采集處理器的電原理圖。
下面將結合附圖對本實用新型的實施例作進一步的詳細描述。
如圖1所示，本實用新型包括蒸發桶1、水圈2、溢流桶3、浮子桶4、浮子5、測量纜6、平衡錘7、測輪8、絕對值旋轉編碼器9、數據采集處理器10等。還包括它的溢流筒3與蒸發桶1之間的溢流管11、溢流口29；安裝于蒸發桶1與浮子筒4之間的連通管12；安裝連接編碼器9的“L”型支架板13及編碼器9的固定螺釘21、“L”板13的固定螺釘22；安裝于編碼器主軸14上的測輪8、測輪軸套20及軸套鎖緊螺釘23、浮子懸吊螺釘17、平衡錘懸吊螺釘30；還包括微處理器24、貯存器25、譯碼顯示器26、報警指示器27、輸出接口28等。
如圖1所示它的蒸發桶1呈白色、標準口徑為618mm、圓柱體高度為600mm、錐體部分高度為87mm。器口呈45°里直外斜形，它是用8mm金屬或10mm厚玻璃鋼制作。在距器口52.5mm處留有溢流口29；如圖1所示，它的水圈是四個呈弧形的水槽、槽寬為200mm、內壁深137mm；它的溢流桶3通過上部的溢流管11與蒸發桶1相連接，其內徑為196mm，深度為400mm。
如圖2所示，它的浮子桶4的器口高度與蒸發桶1的器口高度相同，其內徑尺寸是196mm，深度不小于200mm，它的底部通過連通管12與蒸發桶1相連接，形成連通器，浮子桶4的上部有密封蓋15，在密封蓋15的正中心留有過線孔16，其直徑約為1mm。
如圖3所示，它的浮子5是扁圓柱體，其高度約為10mm，是用塑料加工成的實芯或空芯浮子，它通過浮子懸吊螺釘17與測量纜6相連接。
圖4所示是本實用新型編碼器9的安裝示意圖。圖5是圖4的側視圖。圖中旋轉編碼器9通過固定螺釘21安裝于“L”形支架板13上，“L”形板13通過固定螺釘22安裝于浮子筒上蓋15上，測量纜6懸掛于測輪8的外緣“V”形凹槽內，測量纜6的一端懸掛平衡錘7，另一端穿過過線孔16懸掛浮子。
圖6是本實用新型測輪8外緣截面與測量纜6截面安裝配合圖。其“V”形凹槽的底部形狀為半圓弧形，與測量纜6的截面形狀相適配，以加大接觸面。
圖7是本實用新型的數據采集處理器的電原理圖。它是由微處理器24、貯存器25、譯碼顯示器26、報警指示器27、輸出接口28等組成。數據采取處理器通過多芯屏蔽電纜18與編碼器9的電輸出插座19相連接。上述數據采集處理器具有定時采集數據功能、譯碼顯示功能，報警輸出功能、數據貯存功能及對外編碼傳輸功能，可以與通信機、計算機直接通信組網。
按照上述構造制作的蒸發計即可進行調校工作。
儀器的調試、標定方法為1、按照規范要求向蒸發桶1注滿水，向水圈2注滿水，然后用電纜18連接傳感器電輸出插座19，并接通顯示器電源。
2、將測量纜6從測輪8的“V”形凹槽中輕輕提起，用手轉動測輪，使顯示器讀數為“0”，然后將測量纜放回“V”形槽中。此時顯示器讀數應為“0”。
3、用充水后的虹吸管插入蒸發桶1，虹吸管的另一端插入5000毫升容量的容器中，使蒸發桶1中的貯水經虹吸管慢慢地流入容器內，同時觀察電顯示器的讀數，應自“0”逐字遞增或遞減0.1mm規律變化，直至顯示999×0.1mm、1000×0.1mm為止，應無漏數、錯數現象。
4、用量杯計量容器中水的容積，然后與顯示讀數相比較，即可測定出蒸發計的測量誤差。
5、將同一臺蒸發計安裝于20M2面積、2M深的標準蒸發池中作實際蒸發比較試驗，觀察兩次顯示差值，即可確定儀器的折算系數，將此系數輸入微處理器，即可計算出本實用新型的實際蒸發量。
本實用新型的工作過程為當蒸發桶1的水體蒸發，引起水面下降時，處于連通狀態的浮子桶4的水面隨之同步下降，導致浮子5亦隨之下降至相同的高度，浮子5下降帶動測量纜6下降，驅動測輪8同步旋轉，與測輪8同軸連接的編碼器9即可輸出與水位下降相對應的格雷碼編碼數據。該數據經插座19和傳輸電纜18傳送至數據采集處理器10，數據采集處理器即可按照設定的時間記錄、貯存、顯示蒸發數據，并將該數據遠傳。
在工作過程中應按照操作規范向水圈補水，使儀器得以在規定的環境中工作。
本實用新型可直接與標準蒸發池(20M面積、2M深)聯接使用。
權利要求1.一種數字式蒸發計，它包括蒸發桶1、水圈2、溢流桶3、浮子桶4、浮子5、測量纜6、平衡錘7、測輪8、絕對值旋轉編碼器9、數據采集處理器10等。其特征在于它的蒸發桶呈白色，是鋼板或玻璃鋼制作的標準口徑(Φ618mm)的圓柱體，圓柱體高度為600mm，錐體高度87mm，刃口呈40°～45°里直外斜形；它的水圈2安裝在蒸發桶1的外圍，由四個弧形水槽組成，槽寬200mm，內壁深137mm；它的溢流桶3通過上部的溢流管11與蒸發桶1相連、它的內徑為196mm，內壁深為400mm；它的浮子桶4的內徑尺寸與溢流桶3相同，浮子桶4通過底部的連通管12與蒸發桶1相連通。它的旋轉編碼器9通過L型支架13安裝于浮子桶4的上蓋15上。測輪8用鎖緊螺釘17安裝于編碼器主軸14上、測輪8上懸掛測量纜6，測量纜6的一端系有平衡錘7，測量纜6的另一端穿過浮子桶上蓋15的中心孔16與浮子5相連。它的數據采集處理器10通過多芯屏蔽電纜18與編碼器9的電輸出插座19相連。
2.根據權利要求1所述的數字式蒸發計，其特征在于所述的浮子桶4是內徑為196mm、深度為200mm的標準不銹鋼或塑料圓柱形筒，其截面積與蒸發桶1截面積(3000cm2)成小于1∶10的比率關系；它的底部的連通管12是金屬或塑料細口徑圓管，它的上蓋15為金屬或塑料密封蓋；上蓋15的正中心留有過線細孔16。浮子桶4的上口與蒸發桶1的上口在同一水平面上。
3.根據權利要求1所述的數字式蒸發計其特征在于編碼器9是超低轉矩絕對值型光電或機械旋轉編碼器、其編碼方式為格雷碼或其它形式的循環碼，它通過固定螺釘21安裝于L形支架13上，支架13用固定螺釘22安裝于浮子桶4的上蓋15上；測輪8通過軸套20和鎖緊螺釘23安裝于編碼器的主軸14上。
4.根據權利要求1、2、3所述的數字式蒸發計，其特征在于所述的測量纜6是包敷尼龍外套的細不銹鋼纜或其它耐蝕金屬纜；所述的浮子5是輕質實芯或空芯薄形塑料浮子或空芯耐蝕薄形金屬浮子；所述的平衡錘7是不銹鋼配重錘。
5.根據權利要求1、3、4所述的數字式蒸發計，其特征在于所述的測輪8的工作園周長與蒸發計的量程相匹配，它的外緣截面形狀為“V”形凹槽、凹槽底部截面形狀為弧形凹槽，其形狀與測量纜6的圓形截面形狀相適配。懸掛于測輪8上的測量纜6其一端系有平衡錘7，另一端系有浮子5，測量纜6與測輪8工作于同一垂直面上。
6.根據權利要求1所述的數字式蒸發計，其特征在于所述的數據采集處理器10是由微處理器24、貯存器25、譯碼顯示器26、報警指示器27、輸出接口28等組成。它是通過多芯屏蔽電纜18與編碼器輸出插座19相連接采集編碼信號，通過輸出接口28將需要的信息向外部傳輸。
專利摘要本實用新型涉及一種蒸發計，尤其是一種數字式水面蒸發計。本實用新型由蒸發桶、水圈、溢流桶、浮子桶、浮子、測量纜、平衡錘、測輪、絕對值型旋轉編碼器、數據采集處理器等組成。其工作原理是以浮子感測蒸發器內水面的變化、經測量纜帶動測輪旋轉驅動旋轉編碼器轉動輸出與水面蒸發量相對應的編碼數據，數據采集處理器定時記錄或將數據顯示、遠傳。本蒸發計的量程為100mm、分辨力為0.1mm、可廣泛用于水文站、氣象站。
文檔編號G01F23/30GK2527983SQ02219438
公開日2002年12月25日 申請日期2002年3月18日 優先權日2002年3月18日
發明者張敏, 張援朝, 張永立 申請人:張敏, 張援朝, 張永立