一種新型河工動(dòng)床模型地形測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】一種新型河工動(dòng)床模型地形測(cè)量裝置，由第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌、橫梁、滑塊、傳感器支架、超聲波傳感器和橫向位移傳感器組成；兩根第一導(dǎo)軌平行設(shè)置，河工動(dòng)床模型設(shè)置于兩根第一導(dǎo)軌之間；兩個(gè)滑塊的下部分別與兩根第一導(dǎo)軌滑動(dòng)連接；橫梁兩端各設(shè)置有一滑槽，滑槽軸向與橫梁軸向平行，滑塊上部與滑槽連接；第二導(dǎo)軌設(shè)置于橫梁上；傳感器支架與第二導(dǎo)軌滑動(dòng)連接；超聲波傳感器設(shè)置于傳感器支架上，超聲波傳感器的傳感部與河工動(dòng)床模型位置相對(duì)；橫向位移傳感器設(shè)置于橫梁上；本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是：能夠在河工動(dòng)床模型上進(jìn)行水流動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，對(duì)河床地形變化進(jìn)行測(cè)量，且通過傳感頭結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)調(diào)整，適應(yīng)不同坡度地形的測(cè)量要求。
【專利說明】
一種新型河工動(dòng)床模型地形測(cè)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種水工模型測(cè)量裝置，尤其涉及一種新型河工動(dòng)床模型地形測(cè)量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]實(shí)際工程中的水流現(xiàn)象非常復(fù)雜，許多水力學(xué)問題僅靠理論分析難以得到準(zhǔn)確的結(jié)果，必須采用理論分析與河工物理模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法來進(jìn)行分析。河工物理模型是指利用幾何、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力相似性準(zhǔn)則，按照一定的模型比尺，將原始河道縮小為實(shí)驗(yàn)室條件下可操作的一種水工模型，用以研究河流在自然情況或在建筑物作用下的水流結(jié)構(gòu)及河床變形。
[0003]河工模型分為動(dòng)床模型與定床模型兩類，定床模型主要用于研究水流結(jié)構(gòu)；動(dòng)床模型常利用天然沙、輕質(zhì)煤粉或塑料沙模擬河道淤積情況，主要用于研究泥沙淤積形態(tài)及河床演變規(guī)律。黃河三門峽樞紐與長江三峽樞紐等諸多重大工程均開展了動(dòng)床河工模型試驗(yàn)研究。
[0004]為了定量分析泥沙淤積形態(tài)與推演河床演變規(guī)律，必須以準(zhǔn)確測(cè)定河工模型指定斷面試驗(yàn)前、中、后的泥沙淤積量變化情況為基礎(chǔ)。
[0005]然而，由于目前無可靠的河工動(dòng)床模型試驗(yàn)自動(dòng)測(cè)試手段，一般需將動(dòng)床模型中的水排干后，采用水準(zhǔn)儀人工定點(diǎn)測(cè)定，不僅影響試驗(yàn)的連續(xù)性，而且耗時(shí)費(fèi)力，測(cè)量精度受限。
[0006]動(dòng)床模型試驗(yàn)的連續(xù)性非常重要，若為了測(cè)量實(shí)驗(yàn)過程中的泥沙淤積量，而將水排干，再次放水就會(huì)對(duì)原淤積河床形態(tài)造成不利影響。
[0007]所以，開發(fā)出一種可在模型試驗(yàn)過程中可對(duì)模型地形進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)于定量分析泥沙淤積形態(tài)、推演河床演變規(guī)律、提高動(dòng)床物理模型試驗(yàn)成果質(zhì)量，均具有較為重要作用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]針對(duì)【背景技術(shù)】中的問題，本實(shí)用新型提出了一種新型河工動(dòng)床模型地形測(cè)量裝置，包括河工動(dòng)床模型，其改進(jìn)在于:所述新型河工動(dòng)床模型地形測(cè)量裝置由兩根第一導(dǎo)軌、兩根第二導(dǎo)軌、橫梁、兩個(gè)滑塊、傳感器支架、超聲波傳感器和橫向位移傳感器組成；
[0009]所述兩根第一導(dǎo)軌間隔一定距離、平行設(shè)置，河工動(dòng)床模型設(shè)置于兩根第一導(dǎo)軌之間；兩個(gè)滑塊的下部分別與兩根第一導(dǎo)軌滑動(dòng)連接；橫梁兩端各設(shè)置有一滑槽，滑槽軸向與橫梁軸向平行，兩個(gè)滑塊的上部分別與兩個(gè)滑槽連接，滑塊能沿滑槽軸向滑動(dòng)，同時(shí)，滑塊能在滑槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0010]兩根第二導(dǎo)軌設(shè)置于橫梁上，第二導(dǎo)軌軸向和橫梁軸向互相平行；傳感器支架與第二導(dǎo)軌滑動(dòng)連接；超聲波傳感器設(shè)置于傳感器支架上，超聲波傳感器的傳感部與河工動(dòng)床模型位置相對(duì)；橫向位移傳感器設(shè)置于傳感器支架上；超聲波傳感器用于檢測(cè)河工動(dòng)床模型上的河床地形，橫向位移傳感器用于檢測(cè)傳感器支架和橫梁的相對(duì)位置。
[0011]本實(shí)用新型的原理是:在第一導(dǎo)軌的導(dǎo)向作用下，橫梁能夠帶動(dòng)超聲波傳感器沿河道軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，超聲波傳感器還能在第二導(dǎo)軌的導(dǎo)向作用下沿橫梁軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)河工動(dòng)床模型上不同位置處的地形進(jìn)行掃描；另外，由于滑塊能沿滑槽軸向滑動(dòng)且能轉(zhuǎn)動(dòng)，使得橫梁能作小幅擺動(dòng)，從而使得橫梁軸向能夠適應(yīng)河道走勢(shì)變化，與不同位置處的河道斷面重合；
[0012]前述方案的創(chuàng)新點(diǎn)在于:首先，本實(shí)用新型將超聲波傳感器與河工動(dòng)床模型進(jìn)行了組合，使得實(shí)驗(yàn)過程中，可以對(duì)河床的地形變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量；其次，由本實(shí)用新型所形成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以使超聲波傳感器獲得兩個(gè)維度的運(yùn)動(dòng)軌跡，且其中一個(gè)維度還能作小幅擺動(dòng)，使得超聲波傳感器可以在任意位置處對(duì)河道斷面進(jìn)行掃描，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性和靈活性。
[0013]為了進(jìn)一步提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，本實(shí)用新型還針對(duì)超聲波傳感器提出了如下優(yōu)選實(shí)施方案:所述超聲波傳感器由殼體、收發(fā)一體式的高頻傳感器探頭、多個(gè)高頻接收探頭、絲桿、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)套和多根傳動(dòng)桿組成；
[0014]所述殼體的端面為圓形，殼體上設(shè)置有多個(gè)條形滑槽，條形滑槽軸向與殼體的徑向方向重合，多個(gè)條形滑槽沿殼體周向均勻分布；高頻傳感器探頭設(shè)置于殼體的圓心位置處，多個(gè)高頻接收探頭分別設(shè)置于多個(gè)條形滑槽內(nèi)，且高頻接收探頭與條形滑槽一一對(duì)應(yīng)；殼體上端面設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)支座，絲桿一端與轉(zhuǎn)動(dòng)支座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，絲桿另一端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)連接，絲桿與殼體同軸設(shè)置；傳動(dòng)套套接在絲桿上，傳動(dòng)套和絲桿螺紋連接；傳動(dòng)桿一端與高頻接收探頭上部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，傳動(dòng)桿和高頻接收探頭--對(duì)應(yīng)；傳動(dòng)桿另一端與傳動(dòng)套的外周面轉(zhuǎn)動(dòng)連接，傳動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)平面與水平方向垂直且與殼體的徑向方向重合。
[0015]前述的超聲波傳感器的傳動(dòng)原理是:驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，在絲桿的傳動(dòng)作用下，傳動(dòng)套能夠沿絲桿軸向運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)傳動(dòng)桿在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，在傳動(dòng)桿的傳動(dòng)作用下，多個(gè)高頻接收探頭能夠沿殼體上的條形滑槽滑動(dòng)，保證測(cè)量準(zhǔn)確性。
[0016]本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是:能夠在河工動(dòng)床模型上進(jìn)行水流動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，對(duì)河床地形變化進(jìn)行測(cè)量，且通過傳感頭結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)調(diào)整，適應(yīng)不同坡度地形的測(cè)量要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1、本實(shí)用新型的俯視圖(圖中虛線所示結(jié)構(gòu)，即為橫梁作小幅擺動(dòng)后的位置，圖中僅示出了一個(gè)方向的擺動(dòng)，橫梁還可朝與圖中虛線結(jié)構(gòu)的擺動(dòng)方向相反的方向擺動(dòng))；
[0018]圖2、超聲波傳感器的殼體下端面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3、超聲波傳感器的側(cè)面剖視圖；
[0020]圖中各個(gè)標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的名稱分別為:第一導(dǎo)軌1、第二導(dǎo)軌2、橫梁3、滑塊4、傳感器支架5、橫向位移傳感器6、殼體7、高頻傳感器探頭8、高頻接收探頭9、絲桿10、驅(qū)動(dòng)電機(jī)
11、傳動(dòng)套12、多根傳動(dòng)桿13、條形滑槽14。

【具體實(shí)施方式】
[0021]一種新型河工動(dòng)床模型地形測(cè)量裝置，包括河工動(dòng)床模型，其改進(jìn)在于:所述新型河工動(dòng)床模型地形測(cè)量裝置由兩根第一導(dǎo)軌1、兩根第二導(dǎo)軌2、橫梁3、兩個(gè)滑塊4、傳感器支架5、超聲波傳感器和橫向位移傳感器組成；
[0022]所述兩根第一導(dǎo)軌I間隔一定距離、平行設(shè)置，河工動(dòng)床模型設(shè)置于兩根第一導(dǎo)軌I之間；兩個(gè)滑塊4的下部分別與兩根第一導(dǎo)軌I滑動(dòng)連接；橫梁3兩端各設(shè)置有一滑槽，滑槽軸向與橫梁3軸向平行，兩個(gè)滑塊4的上部分別與兩個(gè)滑槽連接，滑塊4能沿滑槽軸向滑動(dòng)，同時(shí)，滑塊4能在滑槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0023]兩根第二導(dǎo)軌2設(shè)置于橫梁3上，第二導(dǎo)軌2軸向和橫梁3軸向互相平行；傳感器支架5與第二導(dǎo)軌2滑動(dòng)連接；超聲波傳感器設(shè)置于傳感器支架5上，超聲波傳感器的傳感部與河工動(dòng)床模型位置相對(duì)；橫向位移傳感器設(shè)置于傳感器支架5上；超聲波傳感器用于檢測(cè)河工動(dòng)床模型上的河床地形，橫向位移傳感器用于檢測(cè)傳感器支架5和橫梁3的相對(duì)位置。
[0024]進(jìn)一步地，所述超聲波傳感器由殼體7、收發(fā)一體式的高頻傳感器探頭8、多個(gè)高頻接收探頭9、絲桿10、驅(qū)動(dòng)電機(jī)11、傳動(dòng)套12和多根傳動(dòng)桿13組成；
[0025]所述殼體7的端面為圓形，殼體7上設(shè)置有多個(gè)條形滑槽，條形滑槽軸向與殼體7的徑向方向重合，多個(gè)條形滑槽沿殼體7周向均勻分布；高頻傳感器探頭8設(shè)置于殼體7的圓心位置處，多個(gè)高頻接收探頭9分別設(shè)置于多個(gè)條形滑槽內(nèi)，且高頻接收探頭9與條形滑槽一一對(duì)應(yīng)；殼體7上端面設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)支座，絲桿10 —端與轉(zhuǎn)動(dòng)支座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，絲桿10另一端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)11傳動(dòng)連接，絲桿10與殼體7同軸設(shè)置；傳動(dòng)套12套接在絲桿10上，傳動(dòng)套12和絲桿10螺紋連接；傳動(dòng)桿13 —端與高頻接收探頭9上部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，傳動(dòng)桿13和高頻接收探頭9 一一對(duì)應(yīng)；傳動(dòng)桿13另一端與傳動(dòng)套12的外周面轉(zhuǎn)動(dòng)連接，傳動(dòng)桿13的運(yùn)動(dòng)平面與水平方向垂直且與殼體7的徑向方向重合。
[0026]數(shù)據(jù)處理時(shí)，通過橫向位移傳感器的輸出量，就能獲知超聲波傳感器在某斷面上的水平坐標(biāo)，通過超聲波傳感器的輸出量，就能獲知當(dāng)前位置處的河床深度(縱向坐標(biāo))，通過對(duì)斷面進(jìn)行連續(xù)掃描，最終就能生成該斷面上河床地形。
【權(quán)利要求】
1.一種新型河工動(dòng)床模型地形測(cè)量裝置，包括河工動(dòng)床模型，其特征在于:所述新型河工動(dòng)床模型地形測(cè)量裝置由兩根第一導(dǎo)軌(I)、兩根第二導(dǎo)軌(2)、橫梁(3)、兩個(gè)滑塊(4 )、傳感器支架(5 )、超聲波傳感器和橫向位移傳感器組成； 所述兩根第一導(dǎo)軌(I)間隔一定距離、平行設(shè)置，河工動(dòng)床模型設(shè)置于兩根第一導(dǎo)軌(I)之間；兩個(gè)滑塊(4)的下部分別與兩根第一導(dǎo)軌(I)滑動(dòng)連接；橫梁(3)兩端各設(shè)置有一滑槽，滑槽軸向與橫梁(3)軸向平行，兩個(gè)滑塊(4)的上部分別與兩個(gè)滑槽連接，滑塊(4)能沿滑槽軸向滑動(dòng)，同時(shí)，滑塊(4)能在滑槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)； 兩根第二導(dǎo)軌(2)設(shè)置于橫梁(3)上，第二導(dǎo)軌(2)軸向和橫梁(3)軸向互相平行；傳感器支架(5)與第二導(dǎo)軌(2)滑動(dòng)連接；超聲波傳感器設(shè)置于傳感器支架(5)上，超聲波傳感器的傳感部與河工動(dòng)床模型位置相對(duì)；橫向位移傳感器設(shè)置于橫梁(3)上；超聲波傳感器用于檢測(cè)河工動(dòng)床模型上的河床地形，橫向位移傳感器用于檢測(cè)傳感器支架(5)和橫梁(3)的相對(duì)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型河工動(dòng)床模型地形測(cè)量裝置，其特征在于:所述超聲波傳感器由殼體(7)、收發(fā)一體式的高頻傳感器探頭(8)、多個(gè)高頻接收探頭(9)、絲桿(10 )、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(11)、傳動(dòng)套(12 )和多根傳動(dòng)桿(13 )組成; 所述殼體(7)的端面為圓形，殼體(7)上設(shè)置有多個(gè)條形滑槽，條形滑槽軸向與殼體(7)的徑向方向重合，多個(gè)條形滑槽沿殼體(7)周向均勻分布；高頻傳感器探頭(8)設(shè)置于殼體(7)的圓心位置處，多個(gè)高頻接收探頭(9)分別設(shè)置于多個(gè)條形滑槽內(nèi)，且高頻接收探頭(9)與條形滑槽一一對(duì)應(yīng)；殼體(7)上端面設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)支座，絲桿(10) —端與轉(zhuǎn)動(dòng)支座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，絲桿(10)另一端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)(11)傳動(dòng)連接，絲桿(10)與殼體(7)同軸設(shè)置；傳動(dòng)套(12)套接在絲桿(10)上，傳動(dòng)套(12)和絲桿(10)螺紋連接；傳動(dòng)桿(13) 一端與高頻接收探頭(9)上部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，傳動(dòng)桿(13)和高頻接收探頭(9) 一一對(duì)應(yīng)；傳動(dòng)桿(13)另一端與傳動(dòng)套(12)的外周面轉(zhuǎn)動(dòng)連接，傳動(dòng)桿(13)的運(yùn)動(dòng)平面與水平方向垂直且與殼體(7)的徑向方向重合。
【文檔編號(hào)】G09B25/06GK203981165SQ201420407921
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】吳俊 , 丁甡奇, 舒岳階 申請(qǐng)人:重慶交通大學(xué)