一種液體沖力流速測量儀及其測量方法
【專利說明】-種液體沖力流速測量儀及其測量方法 -、技術領域
[0001] 本發明屬于渺泥流量測量技術領域，具體設及一種液體沖力流速測量儀及其測量 方法。 二、【背景技術】
[0002] 凡河、渠、人工隧道洞中具有自由表面的水流運動，均稱為明渠水流。在對明渠水 流進行流量計算時，必須進行流速測量。
[0003] 目前流速測量方法主要機械、電測和超聲=種。機械法流速儀W轉子式為主，有旋 獎式和旋杯式流速儀。電測法流速儀有電磁式流速儀，超聲法流速儀有時差法和多普勒法 流速儀。旋漿式和旋杯式流速儀多為手持式流速儀，可W測量瞬時流速，但由于機械結構上 的不足，不適合長期在雜質嚴重的明渠內使用，且對水質要求較高，流速范圍受限制，精確 度一般。電磁式流速儀和激光多普勒流速儀，對流場無干擾，不用標定，精度高，但是系統復 雜，價格昂貴。
[0004] 為解決上述問題，研制一種用于對水質要求不高、流速范圍不受限制、成本低且可 長期在存有雜質的明渠內使用的高精度流速測量儀的液體沖力流速測量方法是十分必要 的。 H、
【發明內容】
[0005] 本發明為了解決上述【背景技術】中的不足之處，提供一種液體沖力流速測量儀及其 測量方法。其利用杠桿原理，沖力與流速的關系，可準確測量明渠內水流速度，對水質、流速 范圍要求不高，且可長期使用在有雜質的明渠內。
[0006] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種液體沖力流速測量儀，其特征在 于；包括外殼頂板，所述的外殼頂板上通過傳感器固定螺栓連接有稱重傳感器，所述的外殼 頂板的一端通過轉軸連接有受力桿，所述的外殼頂板上還通過螺栓固定有主板外殼，所述 的主板外殼內部固定有數據處理主板，所述的稱重傳感器通過測力信號端口與數據處理主 板相連。
[0007] 所述的稱重傳感器型號為L6D-Cx-xxkg-0. 4B。
[000引所述的一種液體沖力流速測量儀的測量方法，其特征在于；所述的測量方法為：
[0009] 當有水流經過受力桿時，受力桿受到水的沖力，受力桿W轉軸為軸點向稱重傳感 器上的受力點方向擠壓，受力點受到壓力，稱重傳感器將受力信號通過測力信號端口傳輸 給數據處理主板，數據處理主板根據"杠桿平衡條件"即可得到水流的沖力，根據水流沖力 與流速的關系即可計算出水流的平均速度。
[0010] 所述的沖力等于動力；所述的轉軸到受力桿上水沖力作用點的距離為動力臂；受 力點受到的壓力為阻力；轉軸到受力點的距離為阻力臂。
[0011] 所述的動力運算公式為；動力X動力臂=阻力X阻力臂。
[0012] 給出沖力和流速之間的計算公式得到水流平均速度的公式。
[0013] 與現有技術相比，本發明具有的優點和效果如下：
[0014] (1)結構簡單，測量方法簡單且測量精度高；
[0015] (2)對水質要求不高，只要在明渠內流速儀安裝點上游安裝過濾網即可解除水質 問題；
[0016] (3)流速大小不受限制，只要選擇合適量程的稱重傳感器，流速范圍即可自適應；
[0017] (4)水位高低不受限制，可W根據水位的高低調節受力桿的長短。
[001引 （5)可長期在存有雜質的明渠內使用。
[0019] 本發明測量明渠流速，與光電式渺泥厚度測量方法相結合，利用流速-面積法計 算流量，可創造巨大的經濟效益和社會效益。 四、
【附圖說明】
[0020] 圖1是發明的結構示意圖；
[0021] 圖2是主板外殼內部結構圖；
[0022] 圖3是數據處理主板電路邏輯結構框圖；
[0023] 圖4是電源處理電路原理圖；
[0024] 圖5是處理器及溫度采集、復位電路原理圖；
[0025] 圖6是壓力采集電路原理圖；
[0026] 圖7是存儲器電路原理圖；
[0027] 圖8是RS485通信電路原理圖；
[002引圖9是參數尺寸示意圖；
[0029] 圖10是水流沖擊受力桿示意圖；
[0030] 圖11是流速曲線圖；
[0031] 圖12是流量曲線圖；
[0032] 圖中，1-外殼頂板，2-稱重傳感器，3-傳感器固定螺栓，4-受力點，5-受力桿， 6-轉軸，7-測力信號端口，8-主板外殼，9-數據處理主板。 五、
【具體實施方式】
[0033] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0034] 參見圖1 ;下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[003引第一部分；參見圖1 ; 一種液體沖力流速測量儀，包括外殼頂板1，所述的外殼頂板 1是由碳鋼或不誘鋼鋼板上焊接有兩個分別固定轉軸6與稱重傳感器2的固定座組成，所述 的外殼頂板1上通過傳感器固定螺栓3將稱重傳感器2連接在固定座上，所述的稱重傳感 器型號為L6D-Cx-xxkg-0. 4B，量程可滿足2. 5kg?50kg，所述的外殼頂板的一端通過轉軸 6連接有受力桿5,所述的外殼頂板1上通過螺栓固定有主板外殼8,參見圖2,所述的主板 外殼8內部固定有數據處理主板9,所述的稱重傳感器2通過測力信號端口 7與數據處理主 板9相連。
[0036] 當有水流經過受力桿5時，受力桿5受到水的沖力為動力，轉軸6到水的沖力作用 點的距離為動力臂，受力桿5 W轉軸6為軸點向稱重傳感器2上的受力點4方向擠壓，受力 點4的壓力為阻力，轉軸6到受力點4的距離為阻力臂，稱重傳感器2將受力信號通過測力 信號端口 7傳輸給數據處理主板9,數據處理主板9根據"杠桿平衡條件"即；動力（水的 沖力）X動力臂（受力桿上水的沖力的作用點到轉軸6的距離）=阻力（受力點受到的壓 力）X阻力臂（受力點4到轉軸6的距離），可換算出水流的沖力，從而根據沖力與流速的 關系計算得到水流的平均速度。
[0037] 參見圖3 ;所述的數據處理主板9主要完成參數的采集、運算處理、通信等功能，是 由處理器電路、電源處理電路、壓力采集電路、RS485通信電路、存儲器電路、溫度采集電路 和復位電路組成。
[003引所述的處理器電路的主巧片為單片機MSP430巧438A，壓力采集電路的主巧片為 ADS1246、RS485通