一种光学水柱直径测量仪及其测量方法与流程

1.本发明涉及测量设备技术领域，具体为一种光学水柱直径测量仪及其测量方法。


背景技术：

2.水柱是水受到外力推进形成的，常见于救援抢险和水利工程中水枪和水泵等水射流装置的喷嘴或管路的出口。随着国民经济的发展，水枪和水泵等水射流装置逐渐得到普及，因此关于水射流装置的各方面性能的研究也受到大量学者的关注，其出口的水柱直径是关注点之一。然而，截至目前，仍没有较为精准测量水柱直径的方法或仪器，实验室大多采用刻度尺和卡尺等测量仪器测量水柱直径，但是由于该方法受到人为读数等主观因素的影响而造成其测量结果误差较大，因而对后续水射流装置的设计和研究会造成必然的影响，不利于形成误差较小的研究结果和终端产品。
3.申请号202111578558.4公开了一种水柱直径测量仪 中的两个叉针，通过插针与水流接触过程中产生阻值变化，完成水流直径测量，但在测量过程中，叉针对水流会产生扰动，影响水流的形状，同时水流也会对叉针形成冲击力，冲击力会使插针产生振动，从而影响测量结果。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种光学水柱直径测量仪及其测量方法，可以有效解决背景技术中的问题。
5.实现上述目的的技术方案是：一种光学水柱直径测量仪，其特征在于：包括控制器以及左右对称设置在所测量水柱两侧的测量装置，所述测量装置包括底板，底板上安装有活动设置的u型架以及驱动u形架横向位移的横向位移驱动气缸，横向位移驱动气缸分别通过对应连接的第一电磁阀控制，横向位移驱动气缸均配置有位移传感器，两侧 u型架的开口端相对设置，u型架的开口端安装有相对设置、并相互配合的激光发射器和照度计， 激光发射器所发射光束沿纵向布置，所述照度计、位移传感器与控制器连接，激光发射器、第一电磁阀与控制器的控制端连接。
6.进一步地，u型架通过横向直线导轨滑动安装在底板上。
7.进一步地，所述测量仪还包括底座，所述底座的左右两侧分别安装有升降驱动气缸，升降驱动气缸分别通过对应连接的第二电磁阀控制，所述第二电磁阀均与控制器的控制端连接，升降驱动气缸的伸缩端垂直向上，所述测量装置的底板中心分别固定安装在对应升降驱动气缸的伸缩端。
8.进一步地，所述底座两侧安装有垂直布置的导向套，所述测量装置的底板底部固定连接有滑动套设在对应导向套内的导杆。
9.本发明的另一个目的是提供一种光学水柱直径测量仪的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将两侧测量装置布置在向下或向上喷射的水柱两侧，通过控制器控制两侧横向
位移驱动气缸回缩至极限位置，并确定两侧激光发射器所发射光束之间的间距a；2）通过控制器控制升降驱动气缸驱动两侧测量装置升降至设定的测量位置；3）控制器控制两侧激光发射器发射激光光束，同时通过第一电磁阀控制横向位移驱动气缸驱动对应u型架向靠近水柱方向位移，在激光光束与水柱接触的一瞬间，照度计感应到光强变化的同时向控制器发出信号，控制器同时通过位移传感器记录激光光束与水柱接触一瞬间时的位移量，设其中一侧横向位移驱动气缸的位移量为b，另一侧横向位移驱动气缸的位移量为c；4）控制器计算出水柱直径r=a-b-c。
10.本发明的有益效果：本发明采用光束作为测量介质，光束对水柱不会造成任何影响，保证测量结果更加精准，同时激光的光束直径可以达到毫米级别、甚至微米级别，因此测量精度极高。
附图说明
11.图1为本发明的俯视图；图2为本发明的主视图；图3为本发明的控制原理图。
具体实施方式
12.如图1、2所示，本发明包括底座1，所述底座1的左右两侧分别固定安装有升降驱动气缸2，升降驱动气缸2分别通过对应连接的第二电磁阀3控制，升降驱动气缸2的伸缩端垂直向上、并分别固定连接有测量装置4，所述测量装置4对称布置在底座1的左右两侧。
13.进一步地，所述底座1两侧固定安装有垂直布置的导向套5，所述测量装置4的底板底部固定连接有滑动套设在对应导向套5内的导杆6。
14.所述测量装置4包括中心固定安装在升降驱动气缸伸缩端的底板4.1，底板4.1上安装有活动设置的u型架4.2以及驱动u形架4.2横向位移的横向位移驱动气缸4.3，u型架4.2分别通过横向直线导轨4.4滑动安装在底板4.1上，横向位移驱动气缸4.3分别通过对应连接的第一电磁阀4.5控制，横向位移驱动气缸4.3均配置有用于伸缩量监测的位移传感器4.6，两侧 u型架4.2的开口端相对设置，u型架4.2的开口端安装有相对设置、并相互配合的激光发射器4.7和照度计4.8， 激光发射器4.7所发射光束沿纵向布置。
15.本发明还设置有控制器7，所述照度计4.8、位移传感器4.6与控制器7的信号输入端连接，激光发射器4.7、第一电磁阀4.5、第二电磁阀3与控制器7的控制端连接。
16.本发明还公开了一种光学水柱直径测量仪的测量方法，包括如下步骤：1）将两侧测量装置4布置在向下或向上喷射的水柱8两侧，通过控制器7控制两侧横向位移驱动气缸4.3回缩至极限位置，并确定两侧激光发射器4.7所发射光束之间的间距a；2）控制器7通过升降驱动气缸2控制两侧测量装置4升降至设定的测量位置；3）控制器7控制两侧激光发射器4.7发射激光光束，同时控制横向位移驱动气缸4.3驱动对应u型架4.2向靠近水柱方向位移，在激光光束与水柱接触的一瞬间，照度计4.8感应到光强变化的同时向控制器7发出信号，控制器7同时通过位移传感器4.6记录激光光
束与水柱接触一瞬间时的位移量，设其中一侧横向位移驱动气缸4.3的位移量为b，另一侧横向位移驱动气缸4.3的位移量为c；4）控制器7计算出水柱8直径r=a-b-c。
17.作为本实施例的进一步说明，上述控制过程可以通过控制按钮、上位机、遥控等常规手段向控制器发出控制信号，属于常规技术，在此不再展开叙述，并且在测量过程中需保证环境光照强度稳定，即照度计启动后数值稳定。


技术特征：
1.一种光学水柱直径测量仪，其特征在于：包括控制器以及左右对称设置在所测量水柱两侧的测量装置，所述测量装置包括底板，底板上安装有活动设置的u型架以及驱动u形架横向位移的横向位移驱动气缸，横向位移驱动气缸分别通过对应连接的第一电磁阀控制，横向位移驱动气缸均配置有位移传感器，两侧 u型架的开口端相对设置，u型架的开口端安装有相对设置、并相互配合的激光发射器和照度计， 激光发射器所发射光束沿纵向布置，所述照度计、位移传感器与控制器连接，激光发射器、第一电磁阀与控制器的控制端连接。2.根据权利要求1所述的一种光学水柱直径测量仪，其特征在于：u型架通过横向直线导轨滑动安装在底板上。3.根据权利要求1所述的一种光学水柱直径测量仪，其特征在于：所述测量仪还包括底座，所述底座的左右两侧分别安装有升降驱动气缸，升降驱动气缸分别通过对应连接的第二电磁阀控制，所述第二电磁阀均与控制器的控制端连接，升降驱动气缸的伸缩端垂直向上，所述测量装置的底板中心分别固定安装在对应升降驱动气缸的伸缩端。4.根据权利要求1所述的一种光学水柱直径测量仪，其特征在于：所述底座两侧安装有垂直布置的导向套，所述测量装置的底板底部固定连接有滑动套设在对应导向套内的导杆。5.一种光学水柱直径测量仪的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将两侧测量装置布置在向下或向上喷射的水柱两侧，通过控制器控制两侧横向位移驱动气缸回缩至极限位置，并确定两侧激光发射器所发射光束之间的间距a；2）通过控制器控制升降驱动气缸驱动两侧测量装置升降至设定的测量位置；3）控制器控制两侧激光发射器发射激光光束，同时通过第一电磁阀控制横向位移驱动气缸驱动对应u型架向靠近水柱方向位移，在激光光束与水柱接触的一瞬间，照度计感应到光强变化的同时向控制器发出信号，控制器同时通过位移传感器记录激光光束与水柱接触一瞬间时的位移量，设其中一侧横向位移驱动气缸的位移量为b，另一侧横向位移驱动气缸的位移量为c；4）控制器计算出水柱直径r=a-b-c。

技术总结
一种光学水柱直径测量仪及其测量方法，涉及测量设备技术领域。包括控制器以及左右对称设置在所测量水柱两侧的测量装置，所述测量装置包括底板，底板上安装有活动设置的U型架以及驱动U形架横向位移的横向位移驱动气缸，横向位移驱动气缸分别通过对应连接的第一电磁阀控制，横向位移驱动气缸均配置有位移传感器，两侧U型架的开口端相对设置，U型架的开口端安装有相对设置、并相互配合的激光发射器和照度计。本发明采用光束作为测量介质，光束对水柱不会造成任何影响，保证测量结果更加精准，同时激光的光束直径可以达到毫米级别、甚至微米级别，因此测量精度极高。因此测量精度极高。因此测量精度极高。


技术研发人员：贾轩闻 贾桓 梁澳 焦伟轩
受保护的技术使用者：贾轩闻
技术研发日：2022.09.01
技术公布日：2022/10/11