專利名稱：土壤侵蝕實時監(jiān)測儀懸掛連接裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種環(huán)境檢測儀器的連接裝置，具體是土壤侵蝕實時監(jiān)測 儀上的稱重懸掛連接裝置。
背景技術：
天然降水形成的坡面徑流侵蝕土壤，攜帶、沖刷土壤顆粒，是水土流失的 主要類型。對土壤侵蝕量進行監(jiān)測(對徑流中的泥沙含量進行測量)，為掌握水 土流失規(guī)律、開展水土保持工作的提供科學可靠的依據，是一項重要的水土保 持基礎工作?，F有的土壤侵蝕監(jiān)測手段均為落后的人工方式，存在著測量精度 低；運行成本高、勞動生產率低等諸多缺陷。
為了提高監(jiān)測精度和監(jiān)測效率，發(fā)明人設計了土壤侵蝕實時監(jiān)測儀，該儀 器的基本機構包括機架、進水機構、稱重機構、傾水機構、電池和控制電路； 所述的稱重機構包括懸掛在機架上的稱重傳感器、掛接在稱重傳感器上的稱重 架以及定位在稱重架上的稱重翻斗，所述的傾水機構包括稱重翻斗與稱重架之 間的鉸接軸、與鉸接軸同軸連接的翻斗撥頭、固定在翻斗電機軸上的翻斗撥桿； 所述的進水機構包括連接在移動管道電機軸上的撥叉和被撥叉夾持并懸掛在稱 重翻斗上邊的活動管道；所述的控制電路中的微機通過輸入輸出接口接通各傳 感器。其工作原理是由進水機構中的活動管道將徑流引入稱重翻斗中，待泥水 盛滿后，稱重傳感器將獲得測量數據通過通信網絡傳輸到數據平臺，下載到各 客戶端。因而每次稱量，稱重翻斗都要先盛滿泥水，然后在稱量后倒掉，稱重 翻斗需要作大幅度的旋轉運動。
然而，由于監(jiān)測工作的精度要求較高，因此稱重翻斗每次稱量時應當保持 同一個穩(wěn)定狀態(tài)，這就需要有一個專門機構來予以保證。 實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是克服上述背景技術的不足，提供一種土 壤侵蝕實時監(jiān)測儀的懸掛連接裝置，該裝置應使稱重翻斗在每次稱量時都保持 相同的定位狀態(tài)，并且結構簡單，制造和維修方便。 本實用新型提供了以下技術方案-土壤侵蝕實時監(jiān)測儀懸掛連接裝置，所述的懸掛連接裝置是萬向接頭，或
者是稱重連接鉸鏈；該裝置的上端固定在機架上，下端掛接著稱重傳感器，稱 重傳感器上又掛接著裝有稱重翻斗的稱重架。
所述的稱重連接鉸鏈由上扣、連接塊和下扣組成；連接塊呈短柱狀，外圓
周面均布四個螺孔；下扣與上扣結構相同，均制有類似"n"形的叉口，下扣與
上扣的叉口十字交叉并相互扣合把連接塊抱合在中間，每個叉口上各有兩個螺 釘穿越并旋入連接塊螺孔中固定。
本實用新型使用時只需安置在需要監(jiān)測的現場，并用管道將待測水流接入 本實用新型中的活動管道，該監(jiān)測儀就能自動引入徑流取樣、自動稱重、自動 將所測數據發(fā)送到客戶端進行處理。
本實用新型采用了懸掛連接裝置后，使稱重傳感器始終保持在垂直狀態(tài)， 因而掛接在稱重傳感器上的稱重架及稱重翻斗能夠在稱量時始終保持在同一個 穩(wěn)定狀態(tài)，使每次稱量的數據達到了相當高的精度；而且采用萬向接頭或稱重 連接鉸鏈作為懸掛連接裝置，使用時稱重傳感器及稱重架能夠快速到達垂直靜 止狀態(tài)(不會像鐘擺一樣難以到達靜止位置)，并且在稱重翻斗運動時，稱重 傳感器及稱重架能保持穩(wěn)定狀態(tài)不會隨意晃動。另外，整個裝置的結構變得簡 單，制造和維修變得方便。

圖1是本實用新型的主視結構圖。
圖2是本實用新型的左視結構圖。圖3是本實用新型的俯視結構圖。
圖4是圖2中的A部放大結構示意圖。 圖5是圖2中的B部放大結構示意圖。 圖6是圖5中的E向結構示意圖。 圖7是本發(fā)明的另一種鎖定裝置的結構示意圖。
圖8是本實用新型在倒水位置時，圖2中A部的又一放大結構示意圖。 圖9是圖2中的D部放大結構示意圖。
圖10是作為懸掛連接裝置的稱重連接鉸鏈主視結構示意圖。 圖11是作為懸掛連接裝置的稱重連接鉸鏈俯視結構示意圖。 圖12是稱重連接鉸鏈中的連接塊的主視結構示意圖。 圖13是稱重連接鉸鏈中的下扣的主視結構示意圖。 圖14是本實用新型的控制電路原理示意圖。 圖15是本實用新型中的翻斗電機的控制電路示意圖。 圖16是本實用新型中的移動管道電機的控制電路示意圖。
具體實施方式

土壤侵蝕實時監(jiān)測儀器測量的方法考慮從雨量產生的徑流中連續(xù)取樣，稱 重并與水的比重進行比較，從中計算出徑流中的推移質和懸移質含量。由于動 態(tài)的(不間斷的)稱重影響準確度，實現難度較大，因此采用相對靜態(tài)的(離 散的)方法取樣稱重，數據準確度較高，同時技術上也比較容易實現。土壤侵 蝕實時監(jiān)測儀器可以得到徑流、推移質和懸移質含量、徑流產生和結束時間、 雨量參數。并將以上參數通過通信網絡傳輸到數據平臺，下載到各客戶端，進 行處理、存儲、打印。
具體設計完成的土壤侵蝕實時監(jiān)測儀，包括機架l、進水機構、稱重機構、 傾水機構、電池和控制電路。其中，所述的電池是可充電電池，它是監(jiān)測儀中所有用電器的電源。電池采用12V65AH的容量，保障系統(tǒng)在不充電的狀態(tài)下， 連續(xù)工作100小時以上。充電采用交流220V電源定時充電，充電電流為2A。
所述的稱重機構中稱重傳感器3通過一懸掛連接裝置6懸掛在機架上， 稱重傳感器上掛接一個稱重架2，稱重架上定位一個稱重翻斗4;稱重架采用懸 掛式結構能保證稱量傳感器垂直稱量，并且稱重架不容易粘上泥漿，以確保測 量數據的準確和可靠性。此外，稱重架上還設置一鎖定裝置，該裝置的作用是 使稱重翻斗在每次稱量時都能鎖定在同一位置，保證漏斗不歪斜并且滿斗水量 一致，以確保所測數據的準確。
圖5、圖6中所示的鎖定裝置，是在稱重架和稱重翻斗的相應位置分別裝有 一鎖頭11-1以及與該鎖頭頂端相配合的制有凹坑的鎖塊11-2;鎖頭11-1穿越過 稱重架2上的通孔后兩端分別擰上螺母11-3和螺母11-5，螺旋彈簧11-4被夾持 并受壓于中間，使鎖頭可在稱重架2上的通孔上直線滑動，并受到彈簧ll-4施 加的反作用力。
圖7中所示的是另一種結構的鎖定裝置。圖中可知鎖頭ll-9穿套在鎖頭 桿11-8中可軸向滑移(鎖頭桿11-8用螺母固定在稱重架2上)，并受到鎖頭桿 中的彈簧11-7的推壓力；限定螺母11-6旋緊在鎖頭桿頂端并擋住鎖頭11-9后端 的突緣，使鎖頭得以定位而不致滑出。
圖中可知機架上制有四個檔頭14，檔頭上分別固定四個檔桿22;另有四
個立桿21的下端分別固定在機架頂部的兩個檔桿上，四個立桿的上端固定一槽 鋼20，所述的稱重傳感器3就通過懸掛連接裝置6懸吊在槽鋼20上。此外，機 架底端還設有四個安裝腳15，以增大接地面積保持機架穩(wěn)定。
所述的懸掛連接裝置可以是萬向接頭；由于萬向接頭是典型機械部件，具 有不同結構的多種系列，可直接外購裝配使用，完全能夠滿足本實用新型的使 用要求。此外，所述的懸掛連接裝置也可采用圖10、圖11所示的稱重連接鉸鏈;該鉸鏈由上扣6-1、連接塊6-2和下扣6-3組成，連接塊呈短柱狀(見圖12)， 外圓周面均布四個螺孔6-2-1;下扣與上扣結構相同，均制有類似"n"形的叉 口，下扣與上扣的叉口十字交叉并相互扣合把連接塊抱合在中間，每個叉口上 各有兩個螺釘穿越并旋入連接塊的螺孔中固定，使得下扣與上扣各自可繞連接 塊擺動一定的范圍；使用時，上扣的連接端6-1-1和下扣的連接端6-3-1分別連 接在機架和稱重傳感器上，能夠有效地保證稱重傳感器始終垂直于地面；同時 連接塊可以阻擋上下扣大幅度擺動，使稱重穩(wěn)定時間大幅減少，并且降低了儀 器水平安裝要求。本實用新型推薦使用稱重連接鉸鏈。
進一步，該稱重機構配掛兩個稱重連接鉸鏈，即除了原有懸掛在稱重傳感 器的上端的稱重連接鉸鏈6之外，稱重傳感器的下端與所懸掛的稱重架之間再 串接一個稱重連接鉸鏈5;稱重傳感器的兩端各連接一個稱重連接鉸鏈后，稱重 架的垂直度就有了進一步的保證，稱重的準確度得以進一步提高。
此外，所述的稱重翻斗的上端邊沿還制有溢流口4-l;該處邊沿較低，稱重
翻斗中盛滿水后，多余的水就從溢流口流出(泥水旁路)。
所述的傾水機構中稱重翻斗固定在轉動軸10上，轉動軸10則可轉動地 定位在稱重架上(圖l中轉動軸10的兩端分別穿越過稱重架上的軸孔后，再
各套裝上墊圈10-1和彈簧卡圈10-2進行軸向定位)，轉動軸的一端還固定連接 一翻斗撥頭9 (裝有翻斗撥頭9的撥頭桿9-2固定在曲柄桿9-1的一端，曲柄桿 的另一端固定在轉動軸上)；稱重架的一側(與翻斗撥頭同一側)固定一翻斗電 機M1，翻斗電機軸上又固定一翻斗撥桿7;圖1中可知，翻斗電機M1啟動就 帶動翻斗撥桿7轉動(圖1中的箭頭F方向)，撥桿7就施力于翻斗撥頭9產生 一撥動力矩，直至該力矩克服鎖定裝置所產生的阻力矩(圖6中可知由于鎖 塊11-2的凹孔下側較平坦，因此翻斗撥桿7的撥動力矩能夠克服彈簧11-4的阻 力迫使鎖頭ll-l后退，鎖頭就從鎖塊11-2的凹孔中滑出)，稱重翻斗隨即繞轉動軸10轉動傾倒。翻斗電機轉動的時間和方向均由控制電路控制。自然，稱重
翻斗復位時，也由撥桿7反向施力于翻斗撥頭9，使稱重翻斗反轉(箭頭F的相 反方向)，直至鎖定裝置中的鎖頭11-1插入稱重翻斗上鎖塊11-2的凹孔中，稱
重翻斗即被鎖定(圖6中也可知由于鎖塊ll-2的凹孔上側較陡峭，翻斗撥桿 7的撥動力矩無法使稱重翻斗繼續(xù)轉動，稱重翻斗就準確地停留在同一個進水位 置，保證了進水量的一致性)。
圖8與圖4的不同點在于圖8顯示的是稱重翻斗處于倒水位置(即圖1 中的虛線位置)，所以此時圖中轉動軸10位于撥頭桿9-2的后邊；而圖4顯示的 是稱重翻斗處于正常稱重位置(即圖1中的實線位置)，所以圖中轉動軸10擋 在撥頭桿(裝有撥頭9)的前邊。
所述的進水機構中機架頂部固定一撥叉電機M2，撥叉電機軸上聯接一撥 叉17，撥叉17又夾持一活動管道13-1，該活動管道的出口端懸掛在稱重翻斗上 邊；撥叉電機轉動就使撥叉擺動，從而使活動管道的出口端對準稱重翻斗(將 水流引入稱重翻斗)或者移出稱重翻斗(使水流旁路)。撥叉電機轉動的時間、 角度和方向均由控制電路控制。
進一步，所述的進水機構還包括一個設置在稱重翻斗上邊的旁路漏斗12， 旁路漏斗的一個側邊12-1較低作為溢水邊；旁路漏斗中裝有一對準稱重翻斗的 進水管13-2，進水管的上端邊緣高于旁路漏斗的溢水邊；而活動管道13-1在對 準進水管13-2時可引入水流；旁路時活動管道13-1中的水流落入旁路漏斗中， 從溢水邊溢出。
所述的控制電路包括主機、移動GSM通信模塊、輸入輸出接口、延時繼電 器板以及傳感器、觸發(fā)器。
所述的主機通過輸入輸出接口與移動GSM通信模塊、延時繼電器板YJ、傳 感器及觸發(fā)器電連接。通信部分采用移動GSM通信模塊將數據遠程發(fā)給用戶。采用移動通信網絡 進行通信的優(yōu)點在于，當前移動無線通信網絡已基本普及，儀器設備只要安裝 在有移動通信網絡信號的位置，就可以傳輸數據。其通信簡單方便功能強，不 僅是一個很好的公共語音通信平臺，同時也是很好的數據傳輸平臺。主機W的功能是處理和控制的中心。主機采用低功耗嵌入式104總線的工 控機，具體型號可根據需要選用。本發(fā)明推薦選用研華IC0P6015或6016，功耗 約3W;該機具有標準的RS232串行通信口、并行打印口、 IDE硬盤口；標準的 4M內存。可以用DOS操作系統(tǒng)下的高級語言編程，修改調試十分方便簡單。自 然，也可選用單片機作為主機。輸入輸出接口將各傳感器、觸發(fā)器輸入的信號轉換成數字信號發(fā)給主機； 并將控制命令轉發(fā)給各電機，完成控制動作；輸入輸出接口還將數據發(fā)給GSM 通信模塊。輸入輸出接口采用主機上具有的標準的RS232串行通信口、并行打 印口，并連接延時繼電器板組成。以上所述的主機及所有電控元器件(包括各傳感器、觸發(fā)器、輸入輸出接 口、 GSM通信模塊及延時繼電器板)均外購獲得。本實用新型的技術數據設定為*稱重精度《±3%; 工作溫度范圍一 1 0 + 5 0 °C 工作相對濕度》90%所測試和發(fā)送的數據是1、 取得徑流進斗時間和滿斗時間；2、 取得稱重翻斗每次稱重的數據。 本實用新型的工作原理是-①初始狀態(tài)時(無徑流時)，稱重翻斗4 (由圖l虛線表示)開口朝下，見附圖1翻斗的虛線位置，活動進水管道13也處于水流旁路位置(移到虛線位置)；② 當產生徑流時，徑流觸發(fā)器JC觸點(見圖14)閉合，延時繼電器板YJ 中繼電器J1吸合，設備上電；啟動以后，主機W發(fā)出控制命令，使延時繼電器板 中繼電器Jl始終保持吸合；同時主機發(fā)出控制命令,使電機控制板中繼電器J3 吸合，翻斗電機M1通電，翻斗撥桿7撥動(與箭頭F相反的方向撥動)翻斗 撥頭9，將稱重翻斗4翻回到接水位置(圖l中的實線位置)，翻斗鎖定裝置ll 將稱重翻斗4鎖定，稱重翻斗4被鎖定后，限位開關XJ3被斷開，翻斗電機M1 被斷電；稱重傳感器3稱初始值，作為扣除皮重的初始值；③ 主機W發(fā)出控制命令，使電機控制板中的繼電器J4吸合，移動管道電機 M2通電轉動，移動水管撥叉17將活動管道13-1移到向翻斗內的加水位置(對 準旁路漏斗內的進水管13-2)，此時限位開關XJ4被頂開，移動管道電機M2被 斷電；④ 當泥水注入時，稱重傳感器3開始工作，將數據通過信號線傳輸給二次 儀表Y，該儀表將數據通過RS232通信口發(fā)送給主機W，主機開始對是否滿斗進行 判斷；(D當稱重翻斗4裝滿時，開始沿稱重翻斗4溢流口 4-1外溢，此時進入翻斗 的泥漿流量與流出的泥漿流量基本相等；主機通過稱重傳感器3稱出重量不再 上升而基本處于平衡狀態(tài)的一定范圍內，此時認為已滿斗；主機發(fā)出控制命令， 控制電機控制板中的繼電器J5吸合接通電機電源，移動管道電機16轉動,移動水 管撥叉17將活動進水管道13移到旁路位置(仍在旁路漏斗內，但與進水管13-2 錯開)，此時限位開關XJ5被頂開，移動管道電機被斷電；⑥在穩(wěn)定一段時間后，主機通過稱重傳感器3進行稱重比較，當發(fā)現數據 變化^0.002kg時，認為穩(wěn)定并稱重，并將翻斗進水的開始時間、滿斗時間、秤 重量通過GSM模塊將數據由移動無線網絡發(fā)送出去；⑦ 完成數據發(fā)送以后，主機發(fā)出控制命令，繼電器J2吸合接通翻斗電機M1電源，該電機帶動翻斗撥桿7 —起轉動(箭頭F方向)，撥動翻斗撥頭9將稱重翻 斗4翻轉運行180度(圖l中虛線位置)，翻斗連倒帶甩倒掉泥水(如果稱重翻 斗4翻轉運行超過180度，則限位開關XJ2被頂開，確保翻斗電機Ml被斷電停 機)；穩(wěn)定一段時間后，主機發(fā)出控制命令，繼電器J3吸合接通電機Ml電源, 翻斗電機M1帶動翻斗撥桿7反向撥動(與箭頭F相反的方向撥動)翻斗撥頭9， 將稱重翻斗4翻回到接水的位置；主機通過稱重傳感器3再稱皮重以備下次稱 重扣除皮重；⑧ 重新按前面流程③開始運行。⑨ 若徑流結束時，稱重翻斗4將始終不能滿斗，稱重傳感器3連續(xù)稱重1 小時發(fā)現沒有滿斗時，主機將記錄下徑流結束時間，并通過GSM模塊將結束時 間由移動無線網絡發(fā)送出去；同時主機發(fā)出控制命令，繼電器J5吸合,接通移 動管道電機M2電源，該電機帶動水管撥叉17將活動進水管道13移到旁路位置 之后，限位開關XJ5被頂開使電機M2斷電；主機再發(fā)出控制命令，繼電器J2 吸合接通翻斗電機M1電源，該電機帶動翻斗撥桿7轉動(箭頭F方向)，施力于 翻斗撥頭9使稱重翻斗4翻轉運行180度，翻斗連倒帶甩倒掉殘存泥水；主機 再發(fā)出控制命令，延時繼電器板中繼電器J1釋放，系統(tǒng)斷電，整個系統(tǒng)又回到 起始狀態(tài)。此外，圖14控制電路原理示意圖中，還有電機控制板DK。
權利要求1、土壤侵蝕實時監(jiān)測儀懸掛連接裝置，其特征在于所述的懸掛連接裝置(6)是萬向接頭，或者是稱重連接鉸鏈；該裝置的上端固定在機架上，下端掛接著稱重傳感器，稱重傳感器上又掛接著裝有稱重翻斗的稱重架。
2、 根據權利要求1所述的土壤侵蝕實時監(jiān)測儀懸掛連接裝置，其特征在于 所述的稱重連接鉸鏈由上扣(6-1)、連接塊(6-2)和下扣(6-3)組成；連接塊 呈短柱狀，外圓周面均布四個螺孔(6-2-1);下扣與上扣結構相同，均制有類似"n"形的叉口，下扣與上扣的叉口十字交叉并相互扣合把連接塊抱合在中間， 每個叉口上各有兩個螺釘穿越并旋入連接塊螺孔中固定。
專利摘要本實用新型涉及一種土壤侵蝕實時監(jiān)測儀上的稱重懸掛連接裝置。所要解決的技術問題是提供的懸掛連接裝置應使稱重翻斗在每次稱量時都保持相同的定位狀態(tài)，并且結構簡單，制造和維修方便。提供的技術方案是土壤侵蝕實時監(jiān)測儀懸掛連接裝置，所述的懸掛連接裝置是萬向接頭，或者是稱重連接鉸鏈；該裝置的上端固定在機架上，下端掛接著稱重傳感器，稱重傳感器上又掛接著裝有稱重翻斗的稱重架。所述的稱重連接鉸鏈由上扣、連接塊和下扣組成；連接塊呈短柱狀，外圓周面均布四個螺孔；下扣與上扣結構相同，均制有類似“∏”形的叉口，下扣與上扣的叉口十字交叉并相互扣合把連接塊抱合在中間，每個叉口上各有兩個螺釘穿越并旋入連接塊螺孔中固定。
文檔編號G01N33/24GK201166655SQ20082008383
公開日2008年12月17日 申請日期2008年2月28日 優(yōu)先權日2008年2月28日
發(fā)明者葉永棋, 葉碎高, 廖承彬, 影 江, 王安明, 聶國輝, 明 邵, 陳秀良 申請人:浙江省水利河口研究院;浙江省水土保持監(jiān)測中心