專利名稱：推移質測量器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種土壤測量儀器，具體涉及一種推移質測量器。
背景技術：
推移質是河流中的固體顆粒(以泥沙為主)，它們被水流沖擊、推動后，在河底下滾動著移動。推移質泥沙，主要是由于河流的沖刷，把兩岸的泥沙帶下而形成的。往往在河流的上游水流速度要快些，對泥沙的沖擊力要大一些，可以推動比較大的沙石塊，如卵石乃至較大的石塊；中、下游水的流速要緩慢些，對泥沙的沖擊力要小的多，只能推動較小的沙粒，逐漸在河床里停下、堆積。當泥沙大量淤積在河床底部之后，河床不斷抬高，河流的過水容量大為減小，容易出現(xiàn)河水泛濫；如果水庫被大量泥沙淤積后，嚴重時水庫就要報廢。
推移質的測量主要用于測量河流中泥沙移動和堆積的狀況，許多河流、水庫的開挖與建設，都是重大的水利工程，投資巨大，為了能使它們長期使用，發(fā)揮巨大效益，必須要經常測量和了解河床、庫底等被泥沙沖刷和淤積的情況，這關系到河流、水庫的使用壽命、效益和治理等重要問題。
目前還沒有這方面測量儀器的專利申請，現(xiàn)在使用的主要是測量水深的方法，大量使用的比如有水位標竿，但是它不能測量出推移質的狀況；用重錘法可以測量推移質的狀況，但是要人工經常去測量，而且不能實現(xiàn)自動化、數字化的要求；比較先進的是用超聲波的辦法，測量超聲波被泥沙反射的時間、距離，從而算出水的深度，水的深度減少了說明河床抬高了，但是，每次測量時前后兩次之間河流水位本身也在發(fā)生變化，這就給這種方法帶來一些不便，要經常校正水位。再如用光電法測量時，由于水中除了泥沙外還有各種雜草、枝條、垃圾和微生物繁殖等廢物、臟物會阻隔光電反應，產生差錯，可能大面積的影響測量。

發(fā)明內容
本專利申請的目的是提供一種推移質測量器，直接測量泥沙的堆積厚度，從而可以推算出該斷面的泥沙數量和推移速度。它可以長期定位測量，不受水深變化的影響，測量信號可與計算機連接。
完成上述發(fā)明任務的技術方案是推移質測量器，設有開關盒外殼，其特征在于，設有由電阻構成的電路，同時開關盒上開設有上、下水流通道；開關盒內設有固定觸板與活動觸板，兩觸板由導體材料制成，或者觸板上安裝有導體材料，構成電路的組成部分；兩觸板分別與電阻的兩端連接。
使用前，將上述推移質測量儀電阻電路的兩根導線引出，連接到測量電位計。兩觸板與測量電路可以設置成常開線路，也可以設置成常閉線路，由活動觸板的動作改變電路狀態(tài)，發(fā)出信號。本申請推薦采用常閉線路(原因見下文)。
使用時，將本推移質測量器安放在水下，上、下兩個水流通道便于河水通過，如果河水帶有懸移質(懸浮物等)不會停留在開關盒內，不會推動活動觸板。如果河水推動推移質進入開關盒，無論是從上蓋板還是下蓋板進入開關盒，都會在開關盒中積累、停留，堆積并推擠活動觸板，(以常閉線路為例)致使電路斷開，實現(xiàn)測量。
本申請有以下優(yōu)化方案1、使用前，兩觸板與檢測電路設置成常閉線路，同時活動觸板設置成傾斜狀態(tài)。在無外力作用的情況下，靠它自己的重量，能牢靠地與固定觸點接觸，保持待測時的常閉狀態(tài)；
如果開關盒做成常開線路，當測量時關閉就可能會出現(xiàn)接觸不好的問題，因為觸點長期浸入水中，難免會受腐蝕或污染。
2、開關盒做成三角形或楔形，尖角對著水流方向，以減小阻力；3、固定觸板的寬度小于活動觸板。即固定觸板比活動觸板窄很多，甚至可以像火柴棒。這樣有利于河水帶來的懸浮質(輕、浮、不會向下積累)，從上下通道(孔)通過，不至于在固定觸板上阻擋、停留和積累，以至于推動活動觸板，造成假信號。
4、若干個上述單體的推移質測量器垂直聯(lián)結，構成一個更大量程的推移質測量器。所述的垂直聯(lián)結，可以是將若干推移質測量器固定在一個支撐架上。支撐架是一個長條形的盒子，它有兩個作用，一是從水面上固定測量位置，一直深至水底，固定不動，它的長度按需要而定；二是開關盒一個一個插入其中，固定住，組成一串開關。支撐架里面有兩根導線引出，連接到測量電位計。由于支撐架需要長期放置于水中，因此要用防銹、防腐、防老化材料制作，如聚脂塑料等。
5、采用上述第4種優(yōu)化方案時，可進一步優(yōu)化每個開關盒的兩根引出導線與支撐架的電路接頭，均制成插接型電連接件。
推移質測量器的依據是兩點，一是利用電阻串聯(lián)阻值相加的原理，將電阻器--電位計制作成一個開關電路；二是利用推移質移動本身河水的推動力，以及河沙自身的重量，從上至下沉降時自然形成的圓錐體，向周圍擠壓的作用將開關打開。
優(yōu)化方案將每一只電阻器組成一個開關電路，構成一個開關盒。每只開關盒測量1厘米厚度的推移質，100只開關盒測量100厘米，根據需要還可以測量幾十米厚度。
本申請公開的推移質測量器，填補了水利水文測量儀器方面的一個空白，為推移質的測量，提供了實用、可靠的測量儀器。


圖1為本申請實施例1待測狀態(tài)結構示意圖；圖2為圖1測量狀態(tài)示意圖；圖3為實施例2結構示意圖。
具體實施方式
實施例1，單體的推移質測量器，參照圖1，開關盒4做成三角形或楔形，尖角對著水流方向，減小阻力。開關盒厚為1厘米，長為3厘米，寬為2厘米，上蓋板上開有一個小孔，直徑為1厘米，作為上水流通道3；開關盒的下蓋板是一個空槽，構成下水流通道7。上下兩個水流通道便于河水通過。開關盒內設有固定觸板6與活動觸板2，兩觸板由導體材料制成，兩觸板分別與電路中電阻器5的兩端的導線1連接。
圖1處于待測狀態(tài)，電路中固定觸板與活動觸板是常閉的，這時線路的電阻最小，電流不經過電阻器(設100歐姆)，或者說電流在電阻器中的分流很小很小，小到可以忽略不計。那么，在這只開關盒中兩個接點(a，b)上的電壓差為零，表示在這一層沒有推移質進入。如果河水帶有懸移質(懸浮物等)不會停留在開關盒內，不會推動活動觸板。如果河水推動推移質進入開關盒，無論是從上蓋板還是下蓋板進入開關盒，都會在開關盒中積累、停留，堆積并推擠活動觸板，活動觸板被推開，致使電路斷開(見圖2)，實現(xiàn)測量。這時，電流從a經過電位器，到達b點，從而在a、b兩點之間產生電壓差，由于每只電位器的大小是固定的，比如電位器是100歐，電流10毫安，那么ab兩點的電壓為1伏。應用開關電路既可靠又有很好的線形度。
實施例2，參照圖3，大量程推移質測量器主要由支撐架8、一組開關盒4和測量電位計等三部分組成。每個開關盒的結構與實施例1基本相同。開關盒是一個三角形或楔形的插件，里面是一個簡單的開關線路，它與電阻器5是并聯(lián)在一起的，電路開關是由固定觸板和活動觸板組成，平時是處于常閉狀態(tài)。當推移質進入開關盒后，由于泥沙的自重堆積和擠壓作用推開開關盒中的活動觸板，使電路變成開路，此時電流只有在電阻器上通過，產生壓降，在電位計測量儀器上得到一個電壓值，它就表示推移質的厚度。
每個開關盒的兩根導線與支撐架的電路接頭均制成插接型電連接件，開關盒三角插件插入支撐架，插緊固定的同時，與導線連接上了。每一個開關盒就表示推移質的厚度為1厘米，若推移質繼續(xù)堆積，進入上一層開關盒，又使第二只開關盒開路，在第二只電阻器上產生壓降，則測量出第二個推移質厚度，依此類推。將100只開關盒串聯(lián)起來成為一塊板，1米長，若全部被推移質占滿，即在100只電阻器上產生壓降為100V，相當于100厘米推移質的厚度。根據需要測量的深度，可以把它們串連起來使用，可以測量幾十米的推移質厚度。
支撐架是一個長條形的盒子，它有兩個作用，一是從水面上固定測量位置，一直深至水底，固定不動，它的長度按需要而定；二是開關盒一個一個插入其中，固定住，組成一串開關。支撐架里面有兩根導線引出，連接到測量電位計。由于支撐架需要長期放置于水中，因此要用防銹、防腐、防老化材料制作，如聚脂塑料等。
測量電位計就是普通的電壓表或數字電壓表，要求精度為千分之一即可。如需要與計算機連接，再加一個通用電路即可。
由于河流或水庫深淺不同，需要支撐架的長短不一樣，可以做成1米或2米一段，以后按需要可以將支撐架一段一段串接起來，等于將電阻器繼續(xù)串聯(lián)。比如需要10米長，就將5條二米長的支撐架連接起來就行了，十分方便。
關鍵技術一是利用電阻串聯(lián)阻值相加的原理，制作開關盒。這種辦法簡單、可靠、線形度好。
二開關盒里面有四個地方是關鍵(一)開關盒里面的活動觸板是傾斜的，待測時是常閉狀態(tài)，在無外力作用的情況下，靠它自己的重量，能牢靠地與固定觸點接觸；(二)開關盒上下蓋板上都留有水流通道，通道孔可以是圓形或方形的，上蓋板的孔徑小一些，下蓋板的孔槽要大一些。使得在沒有推移質進入時，水及其懸浮質可以順利通過，有推移質進入時可以在里面堆積；(三)利用推移質(即河沙)的自重擠壓與河水的推力推開活動觸板，因為河沙從上向下堆積時，必定形成上面尖下面寬大的圓錐狀；(四)開關盒的外殼是斜面，以減小對流水和推移質的阻力。
權利要求1.一種推移質測量器，設有開關盒外殼，其特征在于，設有由電阻構成的電路，同時開關盒上開設有上、下水流通道；開關盒內設有固定觸板與活動觸板，兩觸板由導體材料制成，或者觸板上安裝有導體材料，構成電路的組成部分；兩觸板分別與電阻的兩端連接。
2.按照權利要求1所述的推移質測量器，其特征在于，兩觸板與檢測電路設置成常閉線路，同時活動觸板設置成傾斜狀態(tài)。
3.按照權利要求1所述的推移質測量器，其特征在于，開關盒做成三角形或楔形，尖角對著水流方向，以減小阻力。
4.按照權利要求1或2或3所述的推移質測量器，其特征在于，固定觸板的寬度小于活動觸板。
5.按照權利要求1或2或3所述的推移質測量器，其特征在于，若干個單體推移質測量儀垂直聯(lián)結，構成一個更大量程的推移質測量儀。
6.按照權利要求4所述的推移質測量器，其特征在于，若干個單體推移質測量器垂直聯(lián)結，構成一個更大量程的推移質測量器。
7.按照權利要求5所述的推移質測量器，其特征在于，每個開關盒的兩根導線與支撐架的電路接頭均制成插接型電連接件。
8.按照權利要求6所述的推移質測量器，其特征在于，每個開關盒的兩根導線與支撐架的電路接頭均制成插接型電連接件。
專利摘要推移質測量器，設有開關盒外殼，特征是設有由電阻構成的電路，同時開關盒上開設有上、下水流通道；開關盒內設有固定觸板與活動觸板，兩觸板由導體材料制成，構成電路的組成部分并分別與電阻兩端連接。河水推動推移質進入開關盒，積累、推擠活動觸板使電路斷開，實現(xiàn)測量。優(yōu)化方案1.兩觸板設置成常閉線路，同時活動觸板設置成傾斜狀態(tài)；2.開關盒為三角形或楔形，以減小阻力。3.固定觸板的寬度小于活動觸板。4.若干單體推移質測量器垂直聯(lián)結，構成更大量程推移質測量器。開關盒的導線與支撐架的電路接頭制成插接型電連接件，以方便安裝。本申請?zhí)钛a了水利水文測量儀器的空白，為推移質的測量提供了實用、可靠的測量儀器。
文檔編號G01B7/06GK2750286SQ20042005447
公開日2006年1月4日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權日2004年12月17日
發(fā)明者楊苑璋 申請人:中國科學院南京土壤研究所