專利名稱：一種水位升/降單向運動的自動測定方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種水位升/降單向運動的自動測定方法及裝置，主要應用于研究
山地或平原地表水、地下水位動態(tài)變化，屬于小型水文資料測定設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前水位動態(tài)變化監(jiān)測作為水資源管理的重要手段，一直受到水利工作者的重視。目前，應用于自動測定水位動態(tài)變化的裝置主要包括浮子式水位儀、壓力傳感器式水位儀、超聲波式水位儀等，其中壓力傳感器式水位儀和超聲波式水位儀雖然在數(shù)據(jù)記錄方面比較先進、完善，但傳感器受氣溫、大氣壓等環(huán)境因素的影響較大，穩(wěn)定性一般較差，一直是該類儀器不斷改進和完善的努力方向之一，最關(guān)鍵的一點是因為復雜的信號處理電路導致其成本居高不下，目前還難以推廣；浮子式水位儀一般由浮子傳感器、傳動裝置與記錄裝置構(gòu)成，浮子傳感器相對壓力傳感器而言，受氣溫和大氣壓等環(huán)境因素的影響較小，但傳動與記錄裝置目前大部分還為機械時鐘式有紙記錄模式，機械加工復雜、運行阻力大；近年來，隨著電子信息業(yè)的高速發(fā)展，特別是光電技術(shù)的發(fā)展，光電編碼器出現(xiàn)與應用，實現(xiàn)了浮子式水位儀的無紙記錄模式，但是光電編碼器型浮子式水位儀目前也存在諸多問題，首先發(fā)射裝置或接受裝置因機械震動等原因，容易引起移位或偏移，導致接收裝置不能可靠的接收到光信號，而不能產(chǎn)生電信號，其次在溫度高、濕度大的環(huán)境中，容易導致光電檢測裝置內(nèi)部的電子元件特性改變或損壞，再次環(huán)境中的電磁容易對光電檢測裝置產(chǎn)生干擾，導致光電檢測裝置輸出波形發(fā)生畸變失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述問題，提出了一種水位升/降單向運動的自動測定方法及裝置，以浮子為基礎(chǔ)，將水位的上升或下降的直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)闇y輪的圓周運動，然后通過測定測輪單位時間內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)，或者產(chǎn)生單個脈沖所經(jīng)過的時間，來確定水位的變化速率。 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的這種水位升/降單向運動的自動測定方法，包括將一個浮子置于觀測井之內(nèi)，井口設(shè)置控制浮子升降的裝置、脈沖信號發(fā)生器和脈沖信號記錄儀，當水位變化時，隨著浮子的升降，帶動升降裝置的測試輪轉(zhuǎn)動，設(shè)置于測試輪圓周上的磁鐵轉(zhuǎn)動時依次經(jīng)過脈沖信號發(fā)生器的電磁開關(guān)，使脈沖信號發(fā)生器的開關(guān)完成吸合動作產(chǎn)生信號，傳導至脈沖信號記錄儀，通過測試輪轉(zhuǎn)動時磁鐵通過電磁開關(guān)產(chǎn)
生的信號得出水位變動幅度A^ =，，計算單位時間水位變動幅度得出水位升降速率
V = "T ，式中 AH為水位變動幅度；JI為圓周率；R為小圓盤的半徑；n為測輪上分布磁鐵的個
數(shù)，t為計算時段。
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本發(fā)明還為這種測定方法提供一種水位升/降單向運動的自動測定裝置，所述的
測定裝置包括一個置于觀測井之內(nèi)浮子，井口設(shè)置的控制浮子升降的裝置、脈沖信號發(fā)生
器和脈沖信號記錄儀，所述的升降裝置由測試繩、測試輪和巻輪構(gòu)成，測試輪外緣均布N塊
永久磁鐵，所述的脈沖信號發(fā)生器選擇干簧管繼電器與脈沖信號記錄儀連接。 所述的水位升/降單向運動的自動測定裝置，所述的測試輪同軸設(shè)置一個小于其
直徑的同心圓盤輪，測試繩經(jīng)過圓盤輪再纏繞在巻輪上。 所述的水位升/降單向運動的自動測定裝置，所述的巻輪同軸設(shè)置有扭簧。
所述的水位升/降單向運動的自動測定裝置，所述的干簧管繼電器安裝在靠近測試輪圓盤邊緣的位置上。 所述的水位升/降單向運動的自動測定裝置，所述的測試輪還設(shè)置有壓輪，測試繩位于壓輪與圓盤輪之間與浮子相連。 所述的水位升/降單向運動的自動測定裝置，所述的壓輪通過連桿固定在軸桿上，防止測試繩與圓盤輪之間產(chǎn)生滑動。 本發(fā)明與目前所應用的測定方法和系統(tǒng)相比技術(shù)進步效果表現(xiàn)在將水位的上升或下降的直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)闇y輪的圓周運動，然后通過測定測輪單位時間內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)，或者產(chǎn)生單個脈沖所經(jīng)過的時間，來確定水位的變化速率。本發(fā)明的測定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、運行管理方便。避免了氣溫和大氣壓的影響，同時通過脈沖發(fā)生器與脈沖記錄儀，將水位動態(tài)變化信息轉(zhuǎn)換為電信號，并儲存在電子芯片中，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無紙記錄。


圖1是本發(fā)明自動測定裝置示意圖
圖2是本發(fā)明測試輪的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖 圖中l(wèi)、巻輪2、測試輪2-l、軸桿2-2、圓盤輪3、永久磁鐵4、脈沖信號發(fā)生器5、脈沖信號記錄儀6測試繩7、浮子8、測試井9、壓輪
具體實施例方式
圖1給出本發(fā)明自動測定裝置示意圖，包括一個置于觀測井8之內(nèi)浮子7，井口設(shè)置的控制浮子升降的裝置、脈沖信號發(fā)生器4和脈沖信號記錄儀5，實施例給出的升降裝置由測試繩6、測試輪2和巻輪1構(gòu)成，測試輪外緣均布N塊永久磁鐵，所述的脈沖信號發(fā)生器4選擇干簧管繼電器與脈沖信號記錄儀5連接。 所述的測試輪2同軸設(shè)置一個小于其直徑的圓盤輪2-2，測試繩6經(jīng)過圓盤輪2-2再纏繞在巻輪1上，巻輪同軸設(shè)置有扭簧。 所述的測試輪還設(shè)置有壓輪9，測試繩6位于壓輪與圓盤輪2-2之間與浮子7相
連。壓輪9通過連桿固定在軸桿2-1上，防止測試繩與圓盤輪之間產(chǎn)生滑動。 所述的干簧管繼電器安裝在靠近測試輪2圓盤邊緣的位置上。 上述實施例中使用的干簧管繼電器，脈沖信號記錄儀可以在市場上購置，脈沖信
號記錄儀可選擇美國生產(chǎn)的H0B0事件記錄儀、CR10X數(shù)據(jù)采集器、日本生產(chǎn)的3639-20脈
沖記錄儀等。 當水位上升或下降時，在浮子7與巻輪1的共同作用下，測試繩6通過圓盤輪帶動
4測試輪2轉(zhuǎn)動，當測試輪轉(zhuǎn)過一定角度時，安裝在測試輪邊緣的永久磁鐵3將接近一次脈沖 信號發(fā)生器4，干簧管繼電器開合一次產(chǎn)生1個脈沖信號，并通過導線傳輸?shù)矫}沖信號記錄 儀5中；隨著水位的持續(xù)上升或下降，干簧管繼電器將在不同時刻產(chǎn)生多個脈沖信號，并逐 次儲存于脈沖信號記錄儀中。經(jīng)過一段時間，用計算機通過數(shù)據(jù)線將記錄儀中的數(shù)據(jù)取出 即可進行相關(guān)分析。 水位變幅與測試輪轉(zhuǎn)動之間存在如下關(guān)系
A"=平，U) 式中AH為水位變動幅度；Ji為圓周率；R為小圓盤的半徑；n為測輪上分布磁鐵 的個數(shù)。 假設(shè)測試輪2圓盤輪的直徑為lcm，測試輪上有8塊永久磁鐵，那 么產(chǎn)生1個脈沖信號，測試輪的轉(zhuǎn)數(shù)為1/8轉(zhuǎn)，因此，根據(jù)式(1)可求得
A// = 2w;rf = 2xix3.14x0.5 = 0.3925c7w (2) 8 式(2)說明，水位每上升或下降0.3925cm，將產(chǎn)生一個脈沖信號，即分辨率為
3.925mm。計算單位時間水位變動幅度得出水位升降速率v = ^ = (3) 式中v為水位的變化速率，mm/h t為計算時段，h m為計算時段內(nèi)所產(chǎn)生的脈沖數(shù)。 本發(fā)明列舉的實施例旨在進一步地闡述這種水位升/降單向運動的自動測定方 法及裝置，而不對本發(fā)明的保護范圍構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求
一種水位升/降單向運動的自動測定方法，其特征在于測定方法包括將一個浮子(7)置于觀測井(8)之內(nèi)，井口設(shè)置控制浮子升降的裝置、脈沖信號發(fā)生器(4)和脈沖信號記錄儀(5)，當水位變化時，隨著浮子的升降，帶動升降裝置的測試輪(2)轉(zhuǎn)動，設(shè)置于測試輪圓周上的磁鐵轉(zhuǎn)動時依次經(jīng)過脈沖信號發(fā)生器(4)的電磁開關(guān)，使脈沖信號發(fā)生器(4)的開關(guān)完成吸合動作產(chǎn)生信號，傳導至脈沖信號記錄儀(5)，通過測試輪轉(zhuǎn)動時磁鐵通過電磁開關(guān)產(chǎn)生的信號得出水位變動幅度計算單位時間水位變動幅度得出水位升降速率式中ΔH為水位變動幅度；π為圓周率；R為小圓盤的半徑；n為測輪上分布磁鐵的個數(shù)，t為計算時段。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水位升/降單向運動的自動測定方法使用的裝置，其特征在 于所述的測定裝置包括一個置于觀測井(8)之內(nèi)浮子(7)，井口設(shè)置的控制浮子升降的裝置、脈沖信號發(fā)生器(4)和脈沖信號記錄儀(5)，所述的升降裝置由測試繩(6)、測試輪(2) 和巻輪(1)構(gòu)成，測試輪外緣均布N塊永久磁鐵，所述的脈沖信號發(fā)生器(4)選擇干簧管繼 電器與脈沖信號記錄儀(5)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水位升/降單向運動的自動測定方法使用的裝置，其特征在 于所述的測試輪(2)同軸設(shè)置一個小于其直徑的同心圓盤輪(2-2)，測試繩(6)經(jīng)過圓盤 輪(2-2)再纏繞在巻輪(1)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水位升/降單向運動的自動測定方法使用的裝置，其特征在 于所述的巻輪同軸設(shè)置有扭簧。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水位升/降單向運動的自動測定方法使用的裝置，其特征在 于所述的干簧管繼電器安裝在靠近測試輪(2)圓盤邊緣的位置上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水位升/降單向運動的自動測定方法使用的裝置，其特征在 于所述的測試輪還設(shè)置有壓輪(9)，測試繩(6)位于壓輪與圓盤輪(2-2)之間與浮子(7) 相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的水位升/降單向運動的自動測定方法使用的裝置，其特征在 于所述的壓輪(9)通過連桿固定在軸桿(2-1)上，防止測試繩與圓盤輪之間產(chǎn)生滑動。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種水位升/降單向運動的自動測定方法，包括將一個浮子置于觀測井之內(nèi)，井口設(shè)置控制浮子升降的裝置、脈沖信號發(fā)生器和脈沖信號記錄儀，當水位變化時，隨著浮子的升降，帶動升降裝置的測試輪轉(zhuǎn)動，設(shè)置于測試輪圓周上的磁鐵轉(zhuǎn)動時依次經(jīng)過脈沖信號發(fā)生器的電磁開關(guān)，使脈沖信號發(fā)生器的開關(guān)完成吸合動作產(chǎn)生信號，傳導至脈沖信號記錄儀，通過測試輪轉(zhuǎn)動時磁鐵通過電磁開關(guān)產(chǎn)生的信號得出水位變動幅度。本發(fā)明的測定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、運行管理方便。避免了氣溫和大氣壓的影響，同時通過脈沖發(fā)生器與脈沖記錄儀，將水位動態(tài)變化信息轉(zhuǎn)換為電信號，并儲存在電子芯片中，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無紙記錄。
文檔編號G01F23/46GK101694397SQ20091007576
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者張萬軍, 曹建生 申請人:中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所;