專利名稱：自動水位計(jì)檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種用于檢測水エ、河エ和港エ模型試驗(yàn)用自動水位計(jì)性能的設(shè)備，更具體地說它是一種自動水位計(jì)檢測儀。
背景技術(shù)：
在水エ、河エ和港エ等流體模型試驗(yàn)中水位測量是經(jīng)常要用的測量項(xiàng)目，常用的測量手段主要有人工用水位測針測量和采用自動水位計(jì)測量。隨著計(jì)算機(jī)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，模型試驗(yàn)中采用各種類型的自動水位計(jì)的比 例也在逐漸増大。隨著國家對計(jì)量認(rèn)證的重視和計(jì)量認(rèn)證管理工作的推廣，模型試驗(yàn)中所使用的儀器設(shè)備都必須按照計(jì)量認(rèn)證的要求進(jìn)行定期檢測，經(jīng)檢測合格取得合格標(biāo)識的儀器設(shè)備才能夠使用。模型試驗(yàn)所用的自動水位計(jì)按照計(jì)量認(rèn)證的要求也需要進(jìn)行定期檢測校驗(yàn)。由于模型試驗(yàn)儀器設(shè)備專業(yè)性較強(qiáng)，且需求量不大，這些自動水位計(jì)基本上是相關(guān)科研単位自行開發(fā)研究小批量生產(chǎn)滿足自用的，或者少量銷售到國內(nèi)相關(guān)單位使用。對這些自動水位計(jì)的定期檢測校驗(yàn)通常采用各単位的專業(yè)人員自行檢測校驗(yàn)。自行檢測校驗(yàn)所采用的方法為數(shù)據(jù)比對法，即用已知高程或已知變化量對比檢測自動水位計(jì)的測量讀數(shù)，分析自動水位計(jì)的測量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的是否存在誤差，并判斷其測量誤差程度和測量范圍能否滿足或達(dá)到模型試驗(yàn)的測量指標(biāo)。檢測工具使用水エ水位測針或光柵尺，在水位測針或光柵尺的動尺上固定ー個盛水的水杯，人工調(diào)節(jié)水杯的高度以模擬水位的變化，由檢測人員讀取并且記錄水位測針或光柵尺的數(shù)據(jù)及自動水位計(jì)的測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析對比作出判斷。人工檢測的主要問題是檢測效率低，除校驗(yàn)測量誤差程度外，對自動水位計(jì)的其他性能指標(biāo)無法用常規(guī)方法檢出。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有背景技術(shù)的不足之處，而提供ー種自動水位計(jì)檢測儀。它可作為檢測各種常用自動水位計(jì)的公共檢測平臺。本實(shí)用新型的目的是通過如下措施來達(dá)到的自動水位計(jì)檢測儀，其特征在于它包括計(jì)算控制數(shù)據(jù)處理器，載水升降臺驅(qū)動部分，運(yùn)動位移測量部分，同步測量部分，被測水位計(jì)信息交換部分和電源部分，所述的計(jì)算控制數(shù)據(jù)處理器分別與載水升降臺驅(qū)動部分，運(yùn)動位移測量部分，同步測量部分和被測水位計(jì)信息交換部分單獨(dú)連接，電源部分提供設(shè)備所需的工作電源。在上述技術(shù)方案中，所述的運(yùn)動位移測量部分包括有線性光柵尺，所述的線性光柵尺量程為lm，分辨率為Iym(微米)，測量誤差小于±3 ym，線性光柵尺的動尺與載水升降臺剛性相連，使載水升降臺位移信息可由線性光柵尺反映出來。在上述技術(shù)方案中，所述的載水升降臺驅(qū)動部分采用C5級滾珠絲杠傳動，行程Im (米)，滾珠絲杠的導(dǎo)程為5mm (毫米)，滾珠絲杠采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，所述步進(jìn)電機(jī)分辨率為0. 003125mm,工作速度0-80mm/s,重復(fù)定位誤差小于0. 01mm。自動水位計(jì)檢測儀的應(yīng)用，它在用于探測式或稱點(diǎn)接觸式自動跟蹤水位計(jì)，超聲波水位測量儀，壓カ式水位測量儀的測量誤差程度檢測，及探測式自動跟蹤水位計(jì)的采樣頻率和跟蹤速度檢測中的應(yīng)用。本實(shí)用新型檢測儀通過計(jì)算機(jī)控制與檢測，實(shí)現(xiàn)對自身載水升降平臺的升降速度、位移、運(yùn)行時間的控制及運(yùn)行參數(shù)等信息的數(shù)據(jù)管理，載水升降平臺與高精度線性光柵尺的動尺聯(lián)動，從而模擬水位的變化，將得到的該升降平臺的上述運(yùn)動信息與被檢自動水位計(jì)在同步運(yùn)行狀態(tài)下檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對與分析，從而得到被檢測自動水位計(jì)的性能參數(shù)。

圖I為本實(shí)用新型自動水位計(jì)檢測儀的結(jié)構(gòu)方框圖。圖中I.計(jì)算控制數(shù)據(jù)處理器，2.載水升降臺驅(qū)動部分，3.運(yùn)動位移測量部分，4.同步測量部分，5.電源部分，6.被測水位計(jì)信息交換部分。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施情況，但它們并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限定，僅作舉例而已。同時通過說明本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚和容易理解。參閱附圖可知本實(shí)用新型自動水位計(jì)檢測儀，其特征在于它包括計(jì)算控制數(shù)據(jù)處理器1，載水升降臺驅(qū)動部分2，運(yùn)動位移測量部分3，同步測量部分4，電源部分5和被測水位計(jì)信息交換部分6，所述的計(jì)算控制數(shù)據(jù)處理器I分別與載水升降臺驅(qū)動部分2，運(yùn)動位移測量部分3，同步測量部分4和被測水位計(jì)信息交換部分6單獨(dú)連接，電源部分5提供設(shè)備所需的工作電源。。運(yùn)動位移測量部分3包括有線性光柵尺，所述的線性光柵尺量程為lm，分辨率為I U m，測量誤差不大于±3 i! m，所述的線性光柵尺的動尺與載水升降臺剛性相連，使載水升降臺位移信息可由線性光柵尺反映出來。載水升降臺驅(qū)動部分2采用C5級滾珠絲杠傳動，行程lm，滾珠絲杠的導(dǎo)程為5mm，滾珠絲杠采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，所述步進(jìn)電機(jī)分辨率為0. 003125mm，工作速度0-80mm/s，重復(fù)定位誤差小于0. 01mm，最大靜轉(zhuǎn)矩I. 2Nm，額定工作電流2. 8A，垂直負(fù)載50Kg。自動水位計(jì)檢測儀的應(yīng)用，它在用于探測式自動跟蹤水位計(jì)，超聲波水位測量儀，壓カ式水位測量儀的測量誤差程度檢測，及探測式自動跟蹤水位計(jì)的采樣頻率和跟蹤速度檢測中的應(yīng)用。目前在模型試驗(yàn)中使用的自動水位計(jì)從工作原理上分類，常用的有探測式自動跟蹤水位計(jì)，超聲波水位測量儀，壓カ式水位測量儀等。因此本實(shí)用新型的檢測對象就是針對上述自動水位計(jì)，重點(diǎn)是檢測探測式自動跟蹤水位計(jì)。主要為滿足計(jì)量認(rèn)證的要求提供自動水位計(jì)的測量誤差分析報(bào)告，同時也提供包括測量范圍、誤差程度、跟蹤速度、采樣周期等性能指標(biāo)的檢測。在模型試驗(yàn)中使用的自動水位計(jì)的主要特點(diǎn)是測量精度高，分辨率高，可靠性、穩(wěn)定性好能適合長時間連續(xù)工作。為了能夠檢測這些自動水位計(jì)，本實(shí)用新型自動水位計(jì)檢測儀的運(yùn)行速度、定位精度等性能指標(biāo)需要相應(yīng)地高于被檢測水位計(jì)，進(jìn)而保證檢測效果。其中誤差程度檢測校驗(yàn)所采用的方法為數(shù)據(jù)比對法，由計(jì)算機(jī)自動按給定的時長控制升降臺從低到高或從高到低模擬出不同水位的升降變化，然后將自動水位計(jì)在此期間的測量數(shù)據(jù)與這些標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，分析誤差，并作出判斷其測量誤差程度和測量范圍能否滿足或達(dá)到模型試驗(yàn)的測量指標(biāo)。為了便于理解其他檢測項(xiàng)目方法，先簡要介紹ー下探測式自動水位計(jì)的工作過程:探測式自動水位計(jì)的工作過程通常有水位測針從基準(zhǔn)高程或某一高程下降檢測水面，當(dāng)檢測到水面后，記錄保存當(dāng)前水位值，同時將測針提升到一定的高度(通常是5_
左右)，然后間歇一段時間，間歇時間根據(jù)模型使用需求不同可以設(shè)定，通常從I秒到10分鐘內(nèi)選擇，間歇時間到后，開始下一個測量周期。根據(jù)自動水位計(jì)的工作原理和測量功能，我們需要檢測自動水位計(jì)的最高采樣頻率或最小測量周期以及跟蹤速度，用以反映自動水位計(jì)對水波的適應(yīng)能力。由上所述采樣頻率和跟蹤速度檢測是指最高采樣頻率和最快跟蹤速度檢測。因此在檢測前需要將被檢自動水位計(jì)的測量間歇時間調(diào)整到最小值。采樣頻率或測量周期檢測采用保持升降臺不動(水位恒定)，同步測量被測自動水位計(jì)的測針第一次入水至第二次入水的時間，即得到被測自動水位計(jì)的最小測量周期。跟蹤速度檢測采用升降臺以設(shè)定的速度連續(xù)變化，比如模擬水位連續(xù)下降，同步測量被測自動水位計(jì)的測針第一次入水至第二次入水的時間，根據(jù)在該時間內(nèi)，已知水位變化的距離和該時間與最小測量周期的差值，即可計(jì)算出被測自動水位計(jì)的最大跟蹤速度。本實(shí)用新型檢測儀所檢測的超聲波水位測量儀，指那種傳感器在水面上方通過空氣反射的自動水位計(jì)，檢測時將超聲波水位測量儀固定在升降臺的上方即可進(jìn)行檢測。本實(shí)用新型檢測儀所檢測的壓カ式水位測量儀是通過連通管連接升降臺上的盛水容器和壓カ傳感器進(jìn)行檢測。根據(jù)本實(shí)用新型檢測儀的運(yùn)行速度、定位精度等性能指標(biāo)需要相應(yīng)地高于被檢測水位計(jì)，進(jìn)而保證對其的檢測效果的要求。另外根據(jù)模型試驗(yàn)規(guī)范要求水位計(jì)測量誤差不大于±0. Imm及模型試驗(yàn)用自動水位計(jì)測量范圍通常小于Im的情況，我們首先選定檢測校驗(yàn)儀的位移計(jì)量采用高精度線性光柵尺，型號SGC_4. 2,量程Im,分辨率為Ium,測量誤差不大于±3um。因?yàn)檩d水升降臺要求的加工精度比較高，普通的加工很難達(dá)到其需求精度，通過核實(shí)和比較，選用數(shù)控機(jī)床線性模組能滿足系統(tǒng)要求精度。該線性模組采用C5級滾珠絲杠傳動，行程lm，絲桿的導(dǎo)程為5mm，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，分辨率(8細(xì)分)為0. 003125mm,工作速度0-80mm/s (可調(diào)節(jié))，重復(fù)定位誤差< 0.01mm,最大靜轉(zhuǎn)矩1.2Nm,額定工作電流2. 8A，垂直負(fù)載50kg。系統(tǒng)定位誤差(光柵尺測量誤差+模組定位誤差)く 0. 015_。同步測量模塊包括水面探測采樣和周期測量，工作原理就是利用被測自動水位計(jì)的水位探針和探針驅(qū)動裝置與水位計(jì)同步獲取水面信號，記錄相鄰兩次水面信號的時長，即可得到該測量周期，同時根據(jù)載水升降臺的位置變化信息和測量周期的變化關(guān)系，可計(jì)算出被測自動水位計(jì)的跟蹤速度。被測水位計(jì)信息交換部分是建立一個自動水位計(jì)的數(shù)據(jù)庫，保存被檢測水位計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，以適應(yīng)各種不同的水位計(jì)信息處理。測控計(jì)算機(jī)在測控系統(tǒng)軟件的指揮下負(fù)責(zé)自動水位計(jì)檢測儀的計(jì)算控制、數(shù)據(jù)處
理等工作。電源部分負(fù)責(zé)提供設(shè)備所需的工作電源。其它未說明的部分均為現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.自動水位計(jì)檢測儀，其特征在于它包括計(jì)算控制數(shù)據(jù)處理器(I)，載水升降臺驅(qū)動部分(2)，運(yùn)動位移測量部分(3)，同步測量部分(4)，電源部分(5)和被測水位計(jì)信息交換部分出)，所述的計(jì)算控制數(shù)據(jù)處理器(I)分別與載水升降臺驅(qū)動部分(2)，運(yùn)動位移測量部分(3)，同步測量部分(4)和被測水位計(jì)信息交換部分(6)單獨(dú)連接，電源部分(5)提供設(shè)備所需的工作電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動水位計(jì)檢測儀，其特征在于所述的運(yùn)動位移測量部分(3)包括有線性光柵尺，所述的線性光柵尺量程為lm，分辨率為Iy m，測量誤差小于±3 ym，所述的線性光柵尺的動尺與載水升降臺剛性相連，使載水升降臺位移信息可由線性光柵尺反映出來。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動水位計(jì)檢測儀，其特征在于所述的載水升降臺驅(qū)動部分(2)采用C5級滾珠絲杠傳動，行程lm，滾珠絲杠的導(dǎo)程為5mm，滾珠絲杠采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，所述步進(jìn)電機(jī)分辨率為0. 003125mm，重復(fù)定位誤差小于0. 01mm。
專利摘要自動水位計(jì)檢測儀，它包括計(jì)算控制數(shù)據(jù)處理器(1)，載水升降臺驅(qū)動部分(2)，運(yùn)動位移測量部分(3)，同步測量部分(4)，電源部分(5)和被測水位計(jì)信息交換部分(6)，所述的計(jì)算控制數(shù)據(jù)處理器(1)分別其它部分單獨(dú)連接。本實(shí)用新型檢測儀通過計(jì)算機(jī)控制與檢測，實(shí)現(xiàn)對自身載水升降平臺的升降速度、位移、運(yùn)行時間的控制及運(yùn)行參數(shù)等信息的數(shù)據(jù)管理，將得到的該升降平臺的上述運(yùn)動信息與被檢自動水位計(jì)在同步運(yùn)行狀態(tài)下檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對與分析，從而得到被檢測自動水位計(jì)的性能參數(shù)。
文檔編號G01F25/00GK202582675SQ20122018297
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者胡向陽, 許明, 張細(xì)兵, 朱勇輝, 張文二, 徐海濤 申請人:長江水利委員會長江科學(xué)院