專利名稱：具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)及其測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渠道量水設(shè)施及其測(cè)量方法，特別是一種渠道流量計(jì)及其測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有用于渠道量水的設(shè)施大致可以分成三類量水堰、量水槽、量水器。
一、量水堰和量水槽在渠道流量量測(cè)中，常用的量水堰有三角形堰、矩形堰、全寬堰和梯形堰等，常用的量水槽有巴歇爾量水槽、無(wú)喉段量水槽、水躍式量水槽和拋物線形量水槽；國(guó)外有梯形量水槽和U形斷面量水槽等。渠道中的水體在流經(jīng)量水堰或量水槽時(shí)，因堰、槽的阻力使渠道中的水位在堰、槽的前后產(chǎn)生一個(gè)水位變化量，根據(jù)這個(gè)變化量，通過(guò)水力學(xué)有關(guān)流量公式計(jì)算出對(duì)應(yīng)的流量數(shù)值。上述兩類渠道量水設(shè)施雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，但存在著很多無(wú)法克服的缺陷A.縮小了渠道的有效過(guò)水?dāng)嗝?，降低了渠道的引水能力?br> B.對(duì)流體產(chǎn)生阻力，造成水頭損失。
C.堰前、槽后容易淤積泥沙。
D.測(cè)量精度低，測(cè)流范圍小，無(wú)法用于大流量渠道測(cè)流。
二、量水器1、能夠單獨(dú)直接用于渠道測(cè)流的量水器僅有潛水電磁流量計(jì)一種，潛水電磁流量計(jì)由導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)內(nèi)作切割磁力線運(yùn)動(dòng)，在與磁力線方向、流體流動(dòng)方向相互垂直方向上的一對(duì)接觸液體的電極上會(huì)有電動(dòng)勢(shì)感生。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與流體斷面平均流速成正比。潛水電磁流量計(jì)及后面提到的電磁測(cè)速儀均是根據(jù)這一原理工作的。潛水電磁流量計(jì)適用于各種形狀的渠道測(cè)流，目前制造的最大公稱通經(jīng)為DN800mm，采用仿真?zhèn)鞲衅?分流模型)可擴(kuò)大量程范圍。潛水電磁流量計(jì)的測(cè)量精度較高，單表±1.5％；與仿真?zhèn)鞲衅骱嫌脮r(shí)為±2.5％。使用潛水電磁流量計(jì)測(cè)流時(shí)，應(yīng)選擇在渠道斷面均勻、水流平穩(wěn)、順直長(zhǎng)度在渠道寬度五倍以上的位置上設(shè)置閘板。流量傳感器安裝在閘板上，安裝時(shí)要保證傳感器全部潛入水面下。根據(jù)潛水電磁流量計(jì)的安裝方式我們就可以明確的認(rèn)知，與量水堰和量水槽相比，潛水電磁流量計(jì)除測(cè)量精度較高。但，量水堰、槽的其它缺陷并未得到改善，由于潛水電磁流量計(jì)的口徑較小，測(cè)流時(shí)被水中漂浮物堵塞的幾率反而比堰、槽的增大了。因此，潛水電磁流量計(jì)在渠道大流量測(cè)流中并沒(méi)有太大的優(yōu)勢(shì)。
2、流速-水位運(yùn)算法流量計(jì)在渠道流速-面積法測(cè)流中，廣泛采用多線多點(diǎn)法，即在渠道斷面上自左至右布置多條垂直測(cè)線，又在每條測(cè)線上布置多個(gè)測(cè)點(diǎn)，然后，根據(jù)個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)算出渠道的部分流量，再將部分流量累加算出渠道的總流量。測(cè)量使用旋漿式測(cè)速儀測(cè)量流速，用水位標(biāo)尺測(cè)量水位。這種方法測(cè)流精度僅可滿足實(shí)際工作的需要，但仍存在不少缺陷A.測(cè)一次流量持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)流工作量大。
B.無(wú)法進(jìn)行連續(xù)量測(cè)。
C.數(shù)據(jù)記錄、計(jì)算工作量大。
D.各測(cè)速點(diǎn)測(cè)速不能同時(shí)進(jìn)行，各點(diǎn)的流速又在不斷變化，測(cè)量誤差很難控制。
3、超聲波測(cè)速儀是在渠道兩岸上下游設(shè)置一對(duì)超聲波發(fā)射、接收換能器，他們的連線和水流成一定的入射角，測(cè)量超聲波順流和逆流發(fā)射的時(shí)間差就可以通過(guò)函數(shù)關(guān)系計(jì)算出連線上的平均流速。由于超聲波測(cè)速儀在渠道測(cè)速時(shí)受懸浮物、泥沙、氣泡影響較大，加之安裝施工困難，價(jià)格昂貴推廣使用較為困難。
4、智能型流速-水位運(yùn)算法流量計(jì)把具有連續(xù)測(cè)量功能的測(cè)速儀安置在固定測(cè)速點(diǎn)y0位置上，由它和水位儀將流速、水位值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸?shù)絻?nèi)置微電腦的轉(zhuǎn)換器中，微電腦對(duì)上述數(shù)據(jù)和我們已輸入的渠道斷面幾何尺寸進(jìn)行運(yùn)算后就可以精確的計(jì)算出渠道的流量。如果在渠道上再安裝一臺(tái)泥位傳感器，測(cè)量渠道底部的積泥厚度，就可進(jìn)一步提高測(cè)流精度。但經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的運(yùn)行后，暴露出了一些新的難以解決的技術(shù)問(wèn)題
A.電磁測(cè)速儀安裝時(shí)需用支撐桿固定，固定在渠底會(huì)造成泥沙的淤積，固定在渠道安裝橋架上時(shí)又會(huì)被漂浮物堆積、纏繞均會(huì)影響傳感器的正常工作。當(dāng)渠內(nèi)有較大物體隨水體運(yùn)動(dòng)時(shí)，還會(huì)因撞擊直接損壞傳感器。
B.渠道中的水位很難保證長(zhǎng)期恒定，當(dāng)水位發(fā)生變化時(shí)測(cè)速點(diǎn)與水位的關(guān)系式發(fā)生變化，盡管使用修正系數(shù)進(jìn)行修正仍會(huì)造成測(cè)量誤差的增大。當(dāng)h≤y0流量計(jì)將無(wú)法工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)及其測(cè)量方法，解決測(cè)速儀固定安裝使渠道測(cè)流因渠道漂浮物堆積、纏繞、不便清理、而不能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的問(wèn)題；解決提高渠道流量計(jì)的測(cè)流精度，使渠道大流量的自動(dòng)、長(zhǎng)期測(cè)量的技術(shù)問(wèn)題；解決要求測(cè)量渠道的直線段較短、流量測(cè)量范圍大、測(cè)量時(shí)不受水體中漂浮物、泥沙、氣泡和水位大幅度變化的影響、流量傳感器對(duì)渠道不產(chǎn)生阻力的技術(shù)難題。
本發(fā)明的技術(shù)方案這種具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)，包括由引出電纜分別連接轉(zhuǎn)換器的水位儀和測(cè)速儀，其特征在于測(cè)速儀的位置附近連接位移檢測(cè)器，測(cè)速儀和位移檢測(cè)器固定在伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)之動(dòng)態(tài)的推桿前端，其伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)由伺服跟蹤系統(tǒng)控制的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接推桿組成，其伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)換器、水位儀均固定于安裝橋架上。
上述推桿為伸縮推桿，其伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與伸縮推桿螺紋連接。
上述推桿為懸臂推桿，其伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與懸臂推桿頂推接觸連接。
上述懸臂推桿由固定桿、主懸臂、付懸臂和安裝橋架共同組成一個(gè)鉸接的平行四邊形，主懸臂與固定在安裝橋架上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)頂推接觸連接。
上述位移檢測(cè)器是位移開關(guān)、位移傳感器、液位開關(guān)、液位傳感器或液位電極。
上述轉(zhuǎn)換器還與泥位儀連接。
上述伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是電動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、液動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
這種具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)的測(cè)量方法，其特征在于將水位儀、轉(zhuǎn)換器和伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)置于安裝橋架上，把測(cè)速儀和位移檢測(cè)器安裝在伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)之推桿前端，并由引出電纜將它們與轉(zhuǎn)換器連接，由轉(zhuǎn)換器的微電腦根據(jù)水位儀測(cè)出的實(shí)際水位，通過(guò)伺服跟蹤系統(tǒng)的伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)測(cè)速儀到實(shí)測(cè)水位下的給定值點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)速，并把測(cè)量信號(hào)反饋給轉(zhuǎn)換器，然后由轉(zhuǎn)換器的微電腦計(jì)算出渠道的流量。
流量計(jì)的基本工作原理是流量計(jì)轉(zhuǎn)換器中的微電腦根據(jù)水位計(jì)測(cè)出的實(shí)際水位，輸出控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)測(cè)速儀和位移檢測(cè)器在渠道中作上、下移動(dòng)，當(dāng)位移檢測(cè)器檢測(cè)到測(cè)速儀已到達(dá)設(shè)定點(diǎn)位后，位移傳感器向轉(zhuǎn)換器反饋一個(gè)測(cè)速儀到位信號(hào)，轉(zhuǎn)換器中的微電腦根據(jù)該信號(hào)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)停止工作，測(cè)速儀開始測(cè)速。轉(zhuǎn)換器中的微電腦根據(jù)實(shí)測(cè)的水位、瞬時(shí)流速值和已置入的渠道幾何尺寸，流速垂直、平均修正系數(shù)按照預(yù)定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出渠道的流量。在測(cè)量大型渠道的流量時(shí)，為保證測(cè)量精度，還可采用多流速儀、多點(diǎn)測(cè)量法。
有益效果本發(fā)明在河道、渠道流量測(cè)量中，將測(cè)速儀和水位儀采用非固定點(diǎn)位安裝方式，設(shè)置在伺服跟蹤系統(tǒng)控制伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的桿臂前端，由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，由轉(zhuǎn)換器的微電腦根據(jù)水位儀測(cè)出的實(shí)際水位，通過(guò)伺服跟蹤系統(tǒng)的伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)測(cè)速儀和位移檢測(cè)器到實(shí)測(cè)水位下的給定值點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)速，然后由轉(zhuǎn)換器的微電腦根據(jù)水力數(shù)學(xué)模型計(jì)算出渠道的流量。本發(fā)明具有測(cè)量流量范圍大；測(cè)速儀、泥位儀對(duì)渠道不產(chǎn)生阻力；測(cè)量時(shí)不受支流回水影響；要求測(cè)流渠道的直線段短；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、安裝方便；設(shè)備及施工費(fèi)用低廉等特點(diǎn)。該種流量計(jì)顯示、輸出、打印功能齊全?？娠@示水位、泥位、流速、瞬時(shí)流量和累計(jì)流量等數(shù)據(jù)，具有RS-232接口給上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)和定時(shí)、隨即打印數(shù)據(jù)功能。提高了測(cè)流精度，使渠道大流量的自動(dòng)、長(zhǎng)期測(cè)量成為了現(xiàn)實(shí)，克服了測(cè)速儀固定安裝給渠道測(cè)流帶來(lái)的重大缺陷，解決了流量計(jì)因渠道漂浮物堆積、纏繞、不便清理、而不能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的問(wèn)題。適用于水庫(kù)、河道水利工程、城市供水、農(nóng)田灌溉等矩形、梯形渠道的流量測(cè)量。


圖1是伸縮式具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)用于渠道測(cè)流時(shí)的示意圖；
圖2是圖1中A處伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)和測(cè)速儀連接部位的放大圖。
圖3是懸臂式具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)用于渠道測(cè)流時(shí)的示意圖。
圖4是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一本發(fā)明伸縮式具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)參見圖1、2由引出電纜7水位儀1連接轉(zhuǎn)換器4，其測(cè)速儀2的位置附近連接位移檢測(cè)器5，測(cè)速儀2和位移檢測(cè)器5固定在伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3之動(dòng)態(tài)的伸縮推桿8的前端，其伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)由伺服跟蹤系統(tǒng)控制的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接伸縮推桿8組成，其伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)換器、水位儀均固定于安裝橋架6上。
水位儀1，測(cè)量水位的一次儀表，本發(fā)明使用的是大連西格瑪公司生產(chǎn)的SEAGMASONIC型超聲波水位計(jì)，量程5米，輸出信號(hào)DC4-20mA。
測(cè)速儀2是測(cè)量流速的一次儀表，本發(fā)明使用的是開封流量計(jì)廠生產(chǎn)的LC-mag型插入式電磁測(cè)速儀，測(cè)速范圍0-10m/s，輸出信號(hào)DC4-20mA。
伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3是伸縮式，由電動(dòng)機(jī)、變速裝置、伸縮推桿、行程位置反饋信號(hào)輸出等部件組成。推桿為伸縮推桿，其伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與伸縮推桿螺紋連接，伸縮推桿是螺桿狀，電動(dòng)機(jī)正反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可帶動(dòng)伸縮推桿作伸縮運(yùn)動(dòng)。由于測(cè)速儀2和位移檢測(cè)器5安裝在伸縮推桿的前端，伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)垂直安裝在渠道上，所以，測(cè)速儀跟隨伸縮推桿在渠水中作上下運(yùn)動(dòng)。根據(jù)伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置反饋信號(hào)，可控制伸縮推桿準(zhǔn)確定位于某一點(diǎn)。本發(fā)明使用的伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)是無(wú)錫市南和液壓氣動(dòng)有限公司生產(chǎn)的HDG型電動(dòng)推桿，推力1000千克，行程2米。
轉(zhuǎn)換器4是本發(fā)明的二次儀表，由微電腦或單片機(jī)、A-D轉(zhuǎn)換、放大驅(qū)動(dòng)、顯示、電源等電路組成。本發(fā)明使用的轉(zhuǎn)換器4采用開封流量計(jì)廠生產(chǎn)的LDM-51轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器4根據(jù)預(yù)先置入的渠寬、流量修正系數(shù)、運(yùn)算數(shù)學(xué)模型和測(cè)量水位儀1、測(cè)速儀2輸入的電信號(hào)運(yùn)算出瞬時(shí)流量和累計(jì)流量值，并在顯示器中顯示出水位、流速、流量數(shù)據(jù)并把這些數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)。
轉(zhuǎn)換器4根據(jù)水位變化信號(hào)和定時(shí)工作信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的桿臂伸縮使測(cè)速儀2產(chǎn)生位移，直至伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3的位置反饋信號(hào)指示測(cè)速儀2到達(dá)新的給定的位置時(shí)，轉(zhuǎn)換器4控制伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3停止工作，測(cè)速儀2開始測(cè)速。如圖2、3中當(dāng)渠道水位為H時(shí)，測(cè)速儀2在y點(diǎn)，當(dāng)水位變化到h1時(shí)，伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3將按照轉(zhuǎn)換器4的指令伸出伸縮推桿，使測(cè)速儀2移位，當(dāng)伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3位置反饋信號(hào)指示測(cè)速儀2到達(dá)y1點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)換器4控制伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3停止工作，測(cè)速儀2開始測(cè)速。測(cè)速儀2的工作點(diǎn)位的移動(dòng)，靠位移檢測(cè)器5監(jiān)測(cè)、并將位置反饋信號(hào)反饋給伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3，位移檢測(cè)器5可選用現(xiàn)有市場(chǎng)上銷售的各種位移開關(guān)、位移傳感器、液位開關(guān)、液位傳感器或液位電極，把檢測(cè)到的水信號(hào)傳輸給轉(zhuǎn)換器4，控制測(cè)速儀1位移到y(tǒng)1點(diǎn)。
轉(zhuǎn)換器4具有RS-232接口給上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)，具有定時(shí)和隨即打印數(shù)據(jù)功能，使顯示、輸出、打印功能齊全，并可顯示水位、泥位、流速、瞬時(shí)流量和累計(jì)流量等數(shù)據(jù)，在水位、流速、泥位測(cè)量和伺服跟蹤系統(tǒng)中均可設(shè)有自檢、糾錯(cuò)和故障報(bào)警功能。在河道、渠道流量量測(cè)中，流速測(cè)量傳感器和泥位儀的工作條件可設(shè)定為水位變化跟蹤或定時(shí)測(cè)量單一控制條件工作方式，也可設(shè)定為雙條件同時(shí)復(fù)合控制方式。測(cè)速儀的工作點(diǎn)位的移動(dòng)，可用伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置反饋信號(hào)確定，也可通過(guò)在測(cè)速儀位置附近安裝位移檢測(cè)器5測(cè)量測(cè)速儀所在位置并把測(cè)量信號(hào)反饋給轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制。位移檢測(cè)器5可以選擇各種位移開關(guān)、位移傳感器、液位開關(guān)、液位傳感器或液位電極。
安裝橋架6主要用于設(shè)備固定，可用角鋼、元鋼焊接而成，固定在渠道上方，用于安裝水位儀1、伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3。
實(shí)施例二，懸臂式具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)參見圖3水位儀1、測(cè)速儀2、轉(zhuǎn)換器4、位移檢測(cè)器5、安裝橋架6的功能均與實(shí)施例一相同，僅伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。
伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3是懸臂式，伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3的懸臂推桿由固定桿9、主懸臂10、付懸臂11和安裝橋架上的兩個(gè)支點(diǎn)12、13共同組成一個(gè)鉸接的平行四邊形，主懸臂10由伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)頂推連接，伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)支點(diǎn)，一個(gè)在主懸臂上，一個(gè)在安裝橋架上。當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)推動(dòng)鉸接平行四邊形帶動(dòng)的固定桿做上下運(yùn)動(dòng)，而固定桿9與水面會(huì)始終保持一個(gè)不變的角度，從而使測(cè)速儀2能穩(wěn)定的工作。本實(shí)施例二的懸臂式伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的是無(wú)錫市南和液壓氣動(dòng)有限公司生產(chǎn)的HDG型電動(dòng)推桿，推力1000千克，行程0.5米。顯而易見，伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3的推桿還可以有許多形式，只要能跟隨伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，測(cè)速儀2與水面始終保持一個(gè)不變的角度即可。
本發(fā)明實(shí)施例二中的轉(zhuǎn)換器4也是根據(jù)水位變化信號(hào)和定時(shí)工作信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推桿懸擺，使固定桿做上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)測(cè)速儀2上下位移，直至伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3的位置反饋信號(hào)指示測(cè)速儀到達(dá)新的給定的位置時(shí)，伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3停止工作，測(cè)速儀2開始測(cè)速。如圖中當(dāng)渠道水位為H時(shí)，測(cè)速儀2在y點(diǎn)，當(dāng)水位變化到h1時(shí)，伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3將按照轉(zhuǎn)換器4的指令懸臂推桿運(yùn)動(dòng)，使測(cè)速儀2移位，當(dāng)伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3位置反饋信號(hào)指示測(cè)速儀2到達(dá)y1點(diǎn)時(shí)，伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3停止工作，測(cè)速儀2開始測(cè)速。測(cè)速儀2的工作點(diǎn)位的移動(dòng)，除了可用伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3的位置反饋信號(hào)確定外，還可通過(guò)在測(cè)速儀2位置同時(shí)安裝液位開關(guān)、液位傳感器、液位電極9，把其檢測(cè)到的水信號(hào)傳輸給轉(zhuǎn)換器4來(lái)控制測(cè)速儀2位移到y(tǒng)1點(diǎn)。
上述伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是電動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、液動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理參見圖4水位儀1和泥位儀12分別連接轉(zhuǎn)換器4，轉(zhuǎn)換器4內(nèi)置微電腦，預(yù)置渠寬、運(yùn)算數(shù)學(xué)模型、流速修正系數(shù)，轉(zhuǎn)換器4經(jīng)伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)3與測(cè)速儀2和位移檢測(cè)器5相連，由轉(zhuǎn)換器的微電腦根據(jù)水位儀測(cè)出的實(shí)際水位，通過(guò)伺服跟蹤系統(tǒng)的伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)測(cè)速儀到實(shí)測(cè)水位下的給定值點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)速，并把測(cè)量信號(hào)反饋給轉(zhuǎn)換器，然后由轉(zhuǎn)換器的微電腦計(jì)算出渠道的流量、流速、液位，將信號(hào)顯示及輸出來(lái)。其中泥位儀可根據(jù)需要添加或去掉。
權(quán)利要求
1.一種具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)，包括由引出電纜分別連接轉(zhuǎn)換器的水位儀和測(cè)速儀，其特征在于測(cè)速儀的位置附近連接位移檢測(cè)器，測(cè)速儀和位移檢測(cè)器固定在伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)之動(dòng)態(tài)的推桿前端，其伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)由伺服跟蹤系統(tǒng)控制的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接推桿組成，其伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)換器、水位儀均固定于安裝橋架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)，其特征在于所述推桿為伸縮推桿，其伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與伸縮推桿螺紋連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)，其特征在于所述推桿為懸臂推桿，其伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與懸臂推桿頂推接觸連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)，其特征在于所述懸臂推桿由固定桿、主懸臂、付懸臂和安裝橋架共同組成一個(gè)鉸接的平行四邊形，主懸臂與固定在安裝橋架上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)頂推接觸連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)，其特征在于所述位移檢測(cè)器是位移開關(guān)、位移傳感器、液位開關(guān)、液位傳感器或液位電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)，其特征在于所述轉(zhuǎn)換器還與泥位儀連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)，其特征在于所述伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是電動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、液動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
8.一種具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)的測(cè)量方法，其特征在于將水位儀、轉(zhuǎn)換器和伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)置于安裝橋架上，把測(cè)速儀和位移檢測(cè)器安裝在伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)之推桿前端，并由引出電纜將它們與轉(zhuǎn)換器連接，由轉(zhuǎn)換器的微電腦根據(jù)水位儀測(cè)出的實(shí)際水位，通過(guò)伺服跟蹤系統(tǒng)的伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)測(cè)速儀到實(shí)測(cè)水位下的給定值點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)速，并把測(cè)量信號(hào)反饋給轉(zhuǎn)換器，然后由轉(zhuǎn)換器的微電腦計(jì)算出渠道的流量。
全文摘要
一種具有伺服跟蹤系統(tǒng)的智能化渠道流量計(jì)及其測(cè)量方法，測(cè)速儀的位置附近連接位移檢測(cè)器，測(cè)速儀和位移檢測(cè)器固定在伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推桿前端，其伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)由伺服跟蹤系統(tǒng)控制的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接推桿組成，其伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)換器、水位儀均固定于安裝橋架上。由轉(zhuǎn)換器根據(jù)水位儀測(cè)出的實(shí)際水位，通過(guò)伺服跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)測(cè)速儀到實(shí)測(cè)水位下的給定值點(diǎn)位測(cè)速，并把測(cè)量信號(hào)反饋給轉(zhuǎn)換器，由轉(zhuǎn)換器計(jì)算出渠道的流量。解決因渠道漂浮物堆積、纏繞、使渠道流量計(jì)不能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的問(wèn)題；適用于水庫(kù)、河道水利工程、城市供水、農(nóng)田灌溉等矩形、梯形渠道的流量測(cè)量。
文檔編號(hào)G01F3/00GK1570573SQ20041003741
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2004年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
發(fā)明者汪平 申請(qǐng)人:汪平