專利名稱：排水管道流量和流速同步測定裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種流量、流速測定裝置，適用于建筑內衛生器具排水的流量和流速的測定，屬于給排水技術領域。
背景技術：
隨著水資源的日益短缺，衛生器具節水勢在必行。為了研究衛生器具的節水潛力， 需要研究分析其出流的水力特性，而流量和流速是水力特性中兩個最重要的特征指標。目前，傳統的流量測定裝置主要有體積法測定裝置和質量法測定裝置；傳統的流速測定方法主要是斷面間平均流速測定方法。體積法測定流量裝置和質量法測定流量裝置都存在著不同程度的缺陷。體積法測定流量裝置是利用體積計量容器計量衛生器具的出流量，方法是在一段時間內計量容器所收集的衛生器具排水的體積，然后根據收集的水體積和所記錄的時間，計算出該時間段內的流量；質量法測定流量裝置是用秤等質量測定裝置計量在一時間段內收集水量的質量， 然后根據收集水的質量及時間，可得到該時間段的流量。這兩種流量測定方法有一個共同的特點就是得到的流量值是平均流量，而不是瞬時流量值，不能反映衛生器具在一個排水過程中的出流量隨時間變化的過程，無法反映出衛生器具真實的出流特性。同樣，斷面間平均流速測定方法也有著與上述流量測定方法相同的缺點，它也是通過計算兩個斷面之間水流流過的時間，得到的也是平均流速，不能真實反映水流經過某一斷面的瞬時流速，也無法反映水流在管道中的流速分布情況。
發明內容本實用新型的目的是提供一種能夠反映衛生器具排水過程、能夠測得任意時刻流量值和任意斷面速度值的排水管道流量和流速同步測定裝置。本實用新型的技術方案包括流量測定裝置、流速測定裝置和計算機，所述流量測定裝置包括減緩沖擊計量水箱，上端開有用于接收預定排水管道排出水的注水口，下端開有小孔；穩壓電源，用于為差壓變送器提供預定的電壓；差壓變送器，通過軟管與減緩沖擊計量水箱下端的小孔相連通，用于當減緩沖擊計量水箱的水位發生變化時，根據壓強的變化產生相應的電流；A/D數據采集卡，用于采集與差壓變送器連接的電阻兩端的電壓，并將電壓信號轉換為數字信號發送給計算機；所述流速測定裝置包括攝像機，用于以預定的頻率拍攝參照物在預定排水管道內隨水流移動的畫面，并將拍攝的畫面實時傳送給計算機；所述計算機，用于接收攝像機傳送的實時拍攝的畫面，并計算出預定位置排水管道中水的流速，以及接收A/D數據采集卡發送的數字信號，并計算出預定位置排水管道中水的流量。本實用新型通過拍攝參照物在排水管道中的流動畫面以及在減緩沖擊計量水箱中水位壓強的變化的測定，能夠將拍攝畫面和測定結果轉換獲得相應的流速和流量，具有安裝操作簡便、測定精度高、便于安裝和不受場地限制等優點，不僅適合于建筑內衛生器具排水流量、流速的測定，還適用于排水橫管水流流速、排水立管水流速度的測定，而且可用于各種設備的流速和小流量的測試工作。
圖1是本實用新型具體實施方式
提供的排水管道流量和流速同步測定裝置的整體結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型較佳的實施例見圖1，相應的排水管道流量和流速同步測定裝置包括流量測定裝置、流速測定裝置和計算機，相應的流量測定裝置包括減緩沖擊計量水箱1，上端開有用于接收預定排水管道8排出水的注水口，下端開有小孔；穩壓電源2，用于為差壓變送器3提供預定的電壓；差壓變送器3，通過軟管與減緩沖擊計量水箱1下端的小孔相連通，用于當減緩沖擊計量水箱1的水位發生變化時，根據壓強的變化產生相應的電流；A/D數據采集卡4，用于采集與差壓變送器3連接的電阻兩端的電壓，并將電壓信號轉換為數字信號發送給計算機5 ；相應的流速測定裝置包括攝像機6，用于以預定的頻率拍攝參照物7在預定排水管道8內隨水流移動的畫面，并將拍攝的畫面實時傳送給計算機5 ；相應的計算機5，用于接收攝像機6傳送的實時拍攝的畫面，并計算出預定排水管道中水的流速，以及接收A/D數據采集卡4發送的數字信號，并計算出預定排水管道中水的流量。具體的，在流速測定裝置中的攝像機6可以采用高速攝影機(拍攝頻率為每秒 100-5000幀)、預定排水管道8可以選取透明管道、相應的參照物7可選用密度為0. 9 0. 95的空心球體。這樣參照物7會漂浮在水面上，當參照物7隨水流移動的速度能夠客觀反映水流的速度，用高速攝像機以固定的拍攝頻率(例如1000幀/秒)拍攝參照物經過透明管道某一斷面的過程，然后計算出參照物7每幀移動的距離，可得到參照物經過該斷面移動的流速，也就得到水流經過該斷面的流速。流速和流量測定工作可以同時進行也可以分開進行。流速測定裝置操作簡便，在流速測定開始前，首先將排水管道8分成若干個斷面，并在每個斷面上固定一段刻度尺，精度為毫米。將攝像機6架設在距斷面0. 5m附近，調好焦距和拍攝頻率，然后將數個參照物放入衛生器具中，啟動沖水裝置，拍攝參照物經過該斷面的過程，并將拍攝畫面實時傳送到計算機6儲存；停止拍攝后，將儲存的拍攝畫面進行處理，計算出參照物7每幀移動的距離， 根據攝像機6的拍攝頻率就可得到移動速度，也就得到水流通過該斷面的流速。在測定流速同時，可進行流量測定工作。在流量測定過程中，排水管道8中的水流流至減緩沖擊計量水箱1，減緩沖擊計量水箱1內的水位上升并致使減緩沖擊計量水箱1下端小孔處測壓點壓強增大，差壓變送器3能夠感應減緩沖擊計量水箱1下端小孔處測壓點壓強的變化，在穩壓電源2提供的電壓下產生電流，將壓強信號轉化為電流信號，此時A/D 數據采集卡4會采集與差壓變送器3連接的電阻兩端的電壓，并將電壓信號轉換為數字信號發送給計算機5存儲。由于壓強值與電壓值是一一對應的關系，通過對減緩沖擊計量水箱1進行標定，就能得到電壓與水量的線性關系。運用相關數據處理軟件對計算機5存儲的數據進行處理，就可以得到流量與時間曲線⑴與t曲線)，從曲線上很容易讀取任意時刻衛生器具出流的流量值。可選的，為減小水流進入減緩沖擊計量水箱1引起的水面波動，在減緩沖擊計量水箱1的內部設置阻尼填料等材料，以消耗水面波動引起的干擾動能，從而減小誤差提高測定精度。采用本具體實施方式
提供的技術方案，通過拍攝參照物在排水管道中的流動畫面以及在減緩沖擊計量水箱中水位壓強的變化的測定，能夠將拍攝畫面和測定結果轉換獲得相應的流速和流量，具有安裝操作簡便、測定精度高、便于安裝和不受場地限制等優點，不僅適合于建筑內衛生器具排水流量、流速的測定，還適用于排水橫管水流流速、排水立管水流速度的測定，而且可用于各種設備的流速和小流量的測試工作。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求1.一種排水管道流量和流速同步測定裝置，其特征在于，包括流量測定裝置、流速測定裝置和計算機，所述流量測定裝置包括減緩沖擊計量水箱，上端開有用于接收預定排水管道排出水的注水口，下端開有小孔；穩壓電源，用于為差壓變送器提供預定的電壓；差壓變送器，通過軟管與減緩沖擊計量水箱下端的小孔相連通，用于當減緩沖擊計量水箱的水位發生變化時，根據壓強的變化產生相應的電流；A/D數據采集卡，用于采集與差壓變送器連接的電阻兩端的電壓，并將電壓信號轉換為數字信號發送給計算機； 所述流速測定裝置包括攝像機，用于以預定的頻率拍攝參照物在預定排水管道內隨水流移動的畫面，并將拍攝的畫面實時傳送給計算機；所述計算機，用于接收攝像機傳送的實時拍攝的畫面，并計算出預定位置排水管道中水的流速，以及接收A/D數據采集卡發送的數字信號，并計算出預定位置排水管道中水的流量。
2.根據權利要求1所述的排水管道流量和流速同步測定裝置，其特征在于，所述參照物是密度為0. 9 0. 95的空心球體。
3.根據權利要求1所述的排水管道流量和流速同步測定裝置，其特征在于，所述減緩沖擊計量水箱中設置有阻尼填料。
4.根據權利要求1所述的排水管道流量和流速同步測定裝置，其特征在于，所述攝像機是高速攝像機。
專利摘要本實用新型涉及一種排水管道流量和流速同步測定裝置，減緩沖擊計量水箱上端開有注水口，下端開有小孔；穩壓電源用于為差壓變送器提供電壓；差壓變送器通過軟管與減緩沖擊計量水箱下端的小孔相連通，用于根據壓強的變化產生相應的電流；A/D數據采集卡用于采集與差壓變送器連接的電阻兩端的電壓，并將電壓信號轉換為數字信號發送給計算機；攝像機用于拍攝參照物在排水管道內隨水流移動的畫面，并將拍攝的畫面實時傳送給計算機；計算機用于接收攝像機傳送的實時拍攝的畫面，通過圖像采集頻率和每幀圖像的位移距離計算出排水管道中水的流速，以及接收A/D數據采集卡發送的數字信號，并計算出排水管道中水的流量。本實用新型適合于建筑內衛生器具以及排水橫管的排水流量、流速的測定。
文檔編號G01P5/18GK202002676SQ20112008419
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月25日 優先權日2011年3月25日
發明者馮萃敏, 吳俊奇, 張雅君, 湛禹, 王文海, 翟立曉, 韓芳, 黃忠臣 申請人:北京建筑工程學院