明渠流量计在线校准装置的制作方法

1.本发明涉及流量计量设备技术领域，尤其涉及一种明渠流量计在线校准装置。


背景技术：

2.明渠流量计是一种渠道流量计量的设备，广泛用于跨流域调水、农业灌溉、污水处理的中水排放等环节中明渠输水流量的计量。明渠流量计根据测量原理可分为流速式、电磁式、超声式等类型，其测量方法是在渠道的某一设定断面安装流量计，以测量渠道内水的瞬时流量。
3.一直以来，明渠输水都是根据水位-流量经验关系式的方法，通过测量水位来推算瞬时流量。这一方法属于经验性计量，误差通常在10％～20％。随着淡水资源的日益紧张和国家管理的日趋规范，水利、农业等部门对明渠输水计量的准确度要求越来越高，因而不同类型的明渠流量计应运而生，已应用在农业灌溉支渠流量计量、污水排放渠道流量计量等领域，且呈现越来越广泛的趋势，现有的明渠流量计的计量准确度一般在2％～5％，可以满足上述领域对计量精度的要求。但这些明渠流量计如何实现在线校准是目前的流量计量技术一大难题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供一种明渠流量计在线校准装置，主要目的是提供一种能够对明渠流量计进行在线校准的明渠流量计在线校准装置。
5.为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
6.本发明实施例提供了一种明渠流量计在线校准装置，该装置包括：
7.测量部件，所述测量部件包括筒体、固定杆、浮球、显示部件和安装部件，所述筒体的底部具有进水孔，所述筒体具有第一腔体，所述固定杆设置在所述第一腔体，所述浮球滑动设置在所述固定杆上，所述显示部件设置在所述筒体的顶部，所述安装部件设置在所述筒体的外部侧面；
8.支撑部件，所述支撑部件包括固定部件和连接部件，所述固定部件包括固定板、换能器和导向部件，所述换能器纵向均匀设置在所述固定板的一侧，所述导向部件的一端连接于所述固定板，所述导向部件具有第一螺纹孔，所述连接部件依次连接于所述安装部件和所述第一螺纹孔；
9.控制部件，所述控制部件分别连接于所述显示部件、所述安装部件和所述换能器。
10.进一步的，所述固定部件包括第一固定部件、第二固定部件、第三固定部件和第四固定部件，所述连接部件包括第一连接部件和第二连接部件，所述安装部件包括第一安装部件和第二安装部件，所述第一连接部件的中部连接于所述第一安装部件，所述第一连接部件的两端分别螺纹连接于所述第一固定部件和所述第二固定部件，所述第二连接部件的中部连接于所述第二安装部件，所述第二连接部件的两端分别螺纹连接于所述第三固定部件和所述第四固定部件，并且，所述第一连接部件垂直于所述第二连接部件。
11.进一步的，每个所述安装部件包括驱动电机和卡接环，所述驱动电机和所述卡接环安装在所述筒体上，所述卡接环卡接于其中一个所述连接部件，所述驱动电机的输出端转动连接于所述连接部件。
12.进一步的，每个所述连接部件包括杆体、卡接件和齿轮部件，所述卡接件设置在所述杆体的中部，所述卡接件具有第一卡槽，所述卡接环卡接于所述第一卡槽，所述齿轮部件设置在所述卡接件的一侧，所述齿轮部件与所述驱动电机的输出端相互啮合，所述杆体上具有第一外螺纹和第二外螺纹，所述第一外螺纹与所述第二外螺纹的方向相反。
13.进一步的，每个所述连接部件还包括第一阻挡片和第二阻挡片，所述第一阻挡片设置在所述第一外螺纹与所述齿轮部件之间，所述第二阻挡片设置在所述第二外螺纹与所述卡接件之间。
14.进一步的，所述第一安装部件的所述卡接环的轴线垂直于所述第二安装部件的所述卡接环的轴线，所述第一连接部件垂直于所述第二连接部件。
15.进一步的，每个所述固定板包括板体、导流板和柔性层，所述导流板设置在所述板体的两侧，所述柔性层贴合于所述板体和所述导流板。
16.进一步的，水平部件，所述水平部件设置在所述筒体的顶部。
17.进一步的，所述固定部件的底面与所述筒体的底面位于同一水平面。
18.与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
19.本发明实施例提供的技术方案中，测量部件的作用是实时测量液位，测量部件包括筒体、固定杆、浮球、显示部件和安装部件，筒体的底部具有进水孔，筒体具有第一腔体，固定杆设置在第一腔体，浮球滑动设置在固定杆上，显示部件设置在筒体的顶部，安装部件设置在筒体的外部侧面；支撑部件的作用是固定测量部件，支撑部件包括固定部件和连接部件，固定部件包括固定板、换能器和导向部件，换能器纵向均匀设置在固定板的一侧，导向部件的一端连接于固定板，导向部件具有第一螺纹孔，连接部件依次连接于安装部件和第一螺纹孔，控制部件的作用是采集数据信息并进行计算，控制部件分别连接于显示部件、安装部件和换能器，相对于现有技术，根据水位-流量经验关系式的方法，通过测量水位来推算瞬时流量。这一方法属于经验性计量，误差通常在10％～20％。随着淡水资源的日益紧张和国家管理的日趋规范，水利、农业等部门对明渠输水计量的准确度要求越来越高，因而不同类型的明渠流量计应运而生，已应用在农业灌溉支渠流量计量、污水排放渠道流量计量等领域，且呈现越来越广泛的趋势，现有的明渠流量计的计量准确度一般在2％～5％，可以满足上述领域对计量精度的要求。但这些明渠流量计如何实现在线校准是目前的流量计量技术一大难题，本技术方案中，根据固定部件和连接部件对测量部件进行固定，使测量部件位于明渠的中心位置，然后根据固定部件和连接部件的在明渠的位置计算出换能器的声道长度，然后控制部件根据换能器实时采集的数据计算明渠截面的平均流动速度，然后计算出渠道截面积，根据平均流动速度和渠道截面积计算出标准瞬时流量，这样的方式能够精准的测量声道长度，避免人工测量引出的误差，同时，将固定杆和浮球放在筒体内，能够避免水流冲击对金属浮子的影响，从而提高了渠道水位深度的准确性。
附图说明
20.图1为本发明实施例提供的一种明渠流量计在线校准装置的俯视结构示意图；
21.图2为本发明实施例提供的一种明渠流量计在线校准装置的左视结构示意图；
22.图3为图1中a处的放大结构示意图；
23.图4为本发明实施例提供的一种测量部件的结构示意图；
24.图5为本发明实施例提供的一种连接部件的结构示意图；
25.图6为本发明实施例提供的一种固定部件的结构示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
27.如图1至图6所示，本发明实施例提供了一种明渠流量计在线校准装置，该装置包括：
28.测量部件1，测量部件1包括筒体11、固定杆12、浮球13、显示部件14和安装部件，筒体11的底部具有进水孔111，筒体11具有第一腔体，固定杆12设置在第一腔体，浮球13滑动设置在固定杆12上，显示部件14设置在筒体11的顶部，安装部件设置在筒体11的外部侧面；
29.支撑部件，支撑部件包括固定部件和连接部件，固定部件包括固定板215、换能器216和导向部件217，换能器216纵向均匀设置在固定板215的一侧，导向部件217的一端连接于固定板215，导向部件217具有第一螺纹孔2171，连接部件依次连接于安装部件和第一螺纹孔2171；
30.控制部件，控制部件分别连接于显示部件14、安装部件和换能器216。
31.本发明实施例提供的技术方案中，测量部件1的作用是实时测量液位，测量部件1包括筒体11、固定杆12、浮球13、显示部件14和安装部件，筒体11的底部具有进水孔111，筒体11具有第一腔体，固定杆12设置在第一腔体，浮球13滑动设置在固定杆12上，显示部件14设置在筒体11的顶部，安装部件设置在筒体11的外部侧面；支撑部件的作用是固定测量部件1，支撑部件包括固定部件和连接部件，固定部件包括固定板215、换能器216和导向部件217，换能器216纵向均匀设置在固定板215的一侧，导向部件217的一端连接于固定板215，导向部件217具有第一螺纹孔2171，连接部件依次连接于安装部件和第一螺纹孔2171，控制部件的作用是采集数据信息并进行计算，控制部件分别连接于显示部件14、安装部件和换能器216，相对于现有技术，根据水位-流量经验关系式的方法，通过测量水位来推算瞬时流量。这一方法属于经验性计量，误差通常在10％～20％。随着淡水资源的日益紧张和国家管理的日趋规范，水利、农业等部门对明渠输水计量的准确度要求越来越高，因而不同类型的明渠流量计应运而生，已应用在农业灌溉支渠流量计量、污水排放渠道9流量计量等领域，且呈现越来越广泛的趋势，现有的明渠流量计的计量准确度一般在2％～5％，可以满足上述领域对计量精度的要求。但这些明渠流量计如何实现在线校准是目前的流量计量技术一大难题，本技术方案中，根据固定部件和连接部件对测量部件1进行固定，使测量部件1位于明渠的中心位置，然后根据固定部件和连接部件的在明渠的位置计算出换能器216的声道长度，然后控制部件根据换能器216实时采集的数据计算明渠截面的平均流动速度，然后计算出渠道9截面积，根据平均流动速度和渠道9截面积计算出标准瞬时流量，这样的方式能够精准的测量声道长度，避免人工测量引出的误差，同时，将固定杆12和浮球13放在筒体11内，能够避免水流冲击对金属浮子的影响，从而提高了渠道9水位深度的准确性。
32.上述测量部件1的作用是实时测量液位，测量部件1包括筒体11、固定杆12、浮球
13、显示部件14和安装部件，筒体11的底部具有进水孔111，筒体11具有第一腔体，固定杆12设置在第一腔体，浮球13滑动设置在固定杆12上，显示部件14设置在筒体11的顶部，安装部件设置在筒体11的外部侧面，筒体11采用不锈钢材质，筒体11的底部具有进水孔111，水能够通过进水孔111进入筒体11内，筒体11的上部为密封结构，固定杆12采用磁致伸缩杆，浮球13为金属浮球13，设置在固定杆12上，并且，浮球13能够在磁致伸缩杆上滑动，当水从进水孔111进入筒体11内后，水能够使浮球13上浮从而能够实时测量水位，并且，筒体11能够避免渠道9内的水流波动对金属浮球13产生影响，从而达到提高实时检测水位的稳定性和准确性，显示部件14设置在筒体11的顶部，并且，显示部件14与磁致伸缩杆的顶部相连接，能够实时显示浮球13的位置和水位的位置，安装部件设置在筒体11的外侧，能够与连接部件进行连接，可选的，增加水平部件16，水平部件16设置在筒体11的顶部，能够实时显示筒体11是否处于水平状态；支撑部件的作用是固定测量部件1，支撑部件包括固定部件和连接部件，固定部件包括固定板215、换能器216和导向部件217，换能器216纵向均匀设置在固定板215的一侧，导向部件217的一端连接于固定板215，导向部件217具有第一螺纹孔2171，连接部件依次连接于安装部件和第一螺纹孔2171，多个换能器216安装在固定板215的侧面，多个换能器216纵向排列，导向部件217安装在固定板215的上部，并且，导向部件217上具有第一螺纹孔2171，连接部件依次连接于安装部件和第一螺纹孔2171，具体的，固定部件包括第一固定部件211、第二固定部件212、第三固定部件213和第四固定部件214，连接部件包括第一连接部件221和第二连接部件222，安装部件包括第一安装部件151和第二安装部件152，第一连接部件221的中部连接于第一安装部件151，第一连接部件221的两端分别螺纹连接于第一固定部件211和第二固定部件212，第二连接部件222的中部连接于第二安装部件152，第二连接部件222的两端分别螺纹连接于第三固定部件213和第四固定部件214，并且，第一连接部件221垂直于第二连接部件222，也就是说，第一连接部件221位于第一固定部件211和第二固定部件212之间，每个安装部件包括驱动电机153和卡接环154，驱动电机153和卡接环154安装在筒体11上，卡接环154卡接于其中一个连接部件，驱动电机153的输出端转动连接于连接部件，驱动电机153能够带动连接部件绕其轴线转动，使第一固定部件211和第二固定部件212朝向或者远离渠道9的内壁的方向移动，直至第一固定部件211、第二固定部件212、第三固定部件213和第四固定部件214均顶在渠道9的内壁上，控制部件的作用是采集数据信息并进行计算，控制部件分别连接于显示部件14、安装部件和换能器216，本技术方案中，根据固定部件和连接部件对测量部件1进行固定，使测量部件1位于明渠的中心位置，然后根据固定部件和连接部件的在明渠的位置计算出换能器216的声道长度，然后控制部件根据换能器216实时采集的数据计算明渠截面的平均流动速度，然后计算出渠道9截面积，根据平均流动速度和渠道9截面积计算出标准瞬时流量，这样的方式能够精准的测量声道长度，避免人工测量引出的误差，同时，将固定杆12和浮球13放在筒体11内，能够避免水流冲击对金属浮子的影响，从而提高了渠道9水位深度的准确性。
33.本装置的具体操作方式如下：
34.选择形状为矩形，并且长度符合测量要求的渠道9，渠道9底部需要保持清洁和平整，然后将固定部件安装在连接部件上，使第一固定部件211和第二固定部件212上的换能器216之间的声道长度最短，此时，第一固定部件211和第二固定部件212之间的距离为l0；
35.将装置放入被测的渠道9中，将筒体11放置在被测渠道9宽度的中心位置，并且使
筒体11的上表面保持水平状态，筒体11的底部与渠道9的底部相互接触，固定部件的底部与渠道9的底部相互接触，固定部件的底面与筒体11的底面位于同一水平面，然后在装置的后面设置被测明渠流量计8，并且将控制部件与被测明渠流量计8进行连接；
36.启动安装部件，使第一连接部件221绕其轴线转动，使第一固定部件211和第二固定部件212朝向渠道9内壁的方向移动，直至使第一固定部件211和第二固定部件212顶接于渠道9的内壁，记录使第一固定部件211和第二固定部件212的移动距离为l1，此时，第一固定部件211和第二固定部件212上的换能器216之间的声道长度l＝l0 2l1；
37.在控制系统中输入换能器216的声道长度l，并且实时采集换能器216的数据，数据信息包括信号、时间、流速等参数，并根据数学模型利用水面以下的换能器216数据计算渠道9截面的平均流速v；
38.控制系统实时采集固定杆12和浮球13测得的水位深度h，然后根据声道长度l和角度45
°
，
39.计算得到渠道9宽度为：d＝l/cos45
°
，
40.由此得到渠道9截面积为：a＝h
·
d＝h
·
l/cos45
°
；
41.根据装置测得的渠道9截面平均流速v和截面积a即可计算出渠道9瞬时流量qs＝v
·
a，即基于流速-面积法得到标准瞬时流量qs；
42.控制系统自动采集和记录标准瞬时流量qs，被测明渠流量计8显示的瞬时流量qi，并进行误差、重复性等计算，输出原始记录，由此实现被测明渠流量计8的在线校准。
43.进一步的，每个连接部件包括杆体223、卡接件224和齿轮部件225，卡接件224设置在杆体223的中部，卡接件224具有第一卡槽2241，卡接环154卡接于第一卡槽2241，齿轮部件225设置在卡接件224的一侧，齿轮部件225与驱动电机153的输出端相互啮合，杆体223上具有第一外螺纹2231和第二外螺纹2232，第一外螺纹2231与第二外螺纹2232的方向相反。本实施例中，进一步限定了连接部件，杆体223为金属材料制成，在杆体223的中部设置卡接件224，卡接件224与杆体223为一体成型结构，卡接件224上具有第一卡槽2241，卡接环154卡接在第一卡槽2241内，并且，在杆体223上设置齿轮部件225，齿轮部件225位于卡接件224的一侧，齿轮部件225与驱动电机153的输出端相互啮合，使得驱动电机153能够带动齿轮部件225转动，从而使得杆体223能够绕其轴线转动，杆体223上具有第一外螺纹2231和第二外螺纹2232，第一外螺纹2231与第二外螺纹2232的方向相反，当第一连接部件221的杆体223顺时针转动时，第一固定部件211和第二固定部件212朝向渠道9的内壁的方向移动，当第一连接部件221的杆体223逆时针转动时，第一固定部件211和第二固定部件212朝向渠道9的中心的方向移动远离，从而达到方便固定部件移动的技术效果；具体的，每个连接部件还包括第一阻挡片226和第二阻挡片227，第一阻挡片226设置在第一外螺纹2231与齿轮部件225之间，第二阻挡片227设置在第二外螺纹2232与卡接件224之间，第一阻挡片226和第二阻挡片227固定在杆体223上，也就是说，第一阻挡片226、第二阻挡片227和杆体223为一体成型结构，第一阻挡片226和第二阻挡片227的作用是限制固定部件的位置，防止固定部件与卡接件224或者齿轮部件225相互碰撞，并且，卡接件224与第一阻挡片226之间的距离与卡接件224与第二阻挡片227之间的距离相同，才能够使卡接件224位于第一固定部件211和第二固定部件212之间的中点位置，从而达到限位的技术效果。
44.进一步的，第一安装部件151的卡接环154的轴线垂直于第二安装部件152的卡接
环154的轴线，第一连接部件221垂直于第二连接部件222。本实施例中，进一步限定了安装部件，第一安装部件151的卡接环154的轴线垂直于第二安装部件152的卡接环154的轴线，也就是说，第一安装部件151的卡接环154与第二安装部件152的卡接环154之间为90度，并且，第一安装部件151的卡接环154的轴线和第二安装部件152的卡接环154的轴线均垂直于筒体11的轴线，此时安装第一连接部件221和第二连接部件222，使得第一连接部件221垂直于第二连接部件222，也就是说，第一安装部件151的卡接环154的轴线与第一连接部件221的轴线相互重合，第二安装部件152的卡接环154的轴线与第二连接部件222的轴线相互重合，并且，第一连接部件221与第二连接部件222相互错位，同时，第一连接部件221与第二连接部件222相互垂直形成十字交叉，不仅能够对筒体11的位置进行固定和限位，还能够准确的限定固定部件之间的位置，从而达到限位的技术效果。
45.进一步的，每个固定板215包括板体2151、导流板2152和柔性层2153，导流板2152设置在板体2151的两侧，柔性层2153贴合于板体2151和导流板2152。本实施例中，进一步限定了固定板215，板体2151的上部与导向部件217固定连接，板体2151内部为密封防水结构，多个换能器216固定在板体2151上，并且，板体2151的上部设置有信号天线，信号天线与每个换能器216相连接，导流板2152设置在板体2151的两侧，能够降低板体2151在水流中的阻力，柔性层2153贴合于板体2151和导流板2152，柔性层2153采用橡胶层，能够增加板体2151与渠道9内壁的摩擦力，从而达到固定板215体的作用。
46.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。