一種滲流和管涌試驗(yàn)中水流流速測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種滲流和管涌試驗(yàn)中水流流速測量裝置，包括磁路裝置、電勢差測量裝置，磁路裝置由直流電源、電流計(jì)、電阻箱和帶缺口的通電螺線環(huán)串聯(lián)而成；電勢差測量裝置由電壓表和一對金屬電極板串聯(lián)相接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，通過調(diào)節(jié)電阻箱的電阻大小，改變電流從而控制通電螺線環(huán)所產(chǎn)生的均勻磁場強(qiáng)度的大小，以滿足測量不同流速的要求。通過該實(shí)用新型專利中實(shí)驗(yàn)裝置可以用于實(shí)驗(yàn)室土的滲透實(shí)驗(yàn)中，測量方便而且測量精度較高。
【專利說明】
一種滲流和管涌試驗(yàn)中水流流速測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種滲流和管涌試驗(yàn)中水流流速測量裝置，具體地說是涉及一種水流速度變化較大的流速測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在土的滲流和管涌試驗(yàn)中，各個(gè)階段水在土樣中的流動(dòng)速度是該實(shí)驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，目前試驗(yàn)中對于水的流動(dòng)速度的測量主要是通過定時(shí)稱量滲流量?；跐B流量和管徑面積計(jì)算出水的平均流速。在此前提下，設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法尋求精確測量水的平均流速對于土的滲透試驗(yàn)具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]實(shí)用新型目的:本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于精確測量水流速度變化較大的流速的裝置。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種滲流和管涌試驗(yàn)中水流流速測量裝置，包括磁路裝置、電勢差測量裝置和矩形玻璃槽；
[0006]所述磁路裝置包括依次串接的直流電源、電流表、電阻箱和螺線環(huán)，其中，所述螺線環(huán)具有一段缺口；
[0007]所述矩形玻璃槽卡設(shè)在所述螺線環(huán)的缺口處，并且使得缺口處的磁感應(yīng)線垂直穿過矩形玻璃槽的底面；
[0008]所述電勢差測量裝置包括電壓表和一對電極板，其中，所述矩形玻璃槽的槽壁兩側(cè)對稱固定所述一對電極板，固定好后的一對電極板分別與所述電壓表串接；
[0009]所述矩形玻璃槽的槽口兩端分別連接進(jìn)水口和出水口。
[00?0]所述矩形槽的槽寬不大于0.5cm。
[0011]所述電極板的厚度不大于1mm。
[0012]所述電極板的長度值b小于螺線環(huán)的寬度值a。
[0013]所述磁路裝置、電勢差測量裝置和矩形玻璃的外部設(shè)置有防水外罩或防水外層。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0015]上述裝置通過調(diào)節(jié)電阻箱的電阻大小，改變電流從而控制金屬螺線管所產(chǎn)生的均勻磁場的大小，以滿足測量不同流速的精度要求。同時(shí)，玻璃凹槽的寬度應(yīng)取得較小，確保電勢差可以在較短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定在一個(gè)可測量的數(shù)值以及沿玻璃凹槽寬度方向的電場(由金屬電極板之間的電勢差所引起的電場)為均勻電場，使測量精度在可接受范圍內(nèi)。另外，金屬電極板的厚度應(yīng)盡可能小，減小其對水流速度測量的不利影響。金屬電極板的長度也要求小于通電螺線環(huán)的纏繞直徑，確保兩電極板之間的磁場是均勻磁場而不致產(chǎn)生誤差。
[0016]這樣，通過觀察水流速度的大小，調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)拇艌鰪?qiáng)度，測定兩電極電勢差，實(shí)現(xiàn)大小流速情況下精確測量水流流速的目的。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型一種滲流和管涌試驗(yàn)中水流流速測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是矩形槽和一對金屬電極板的連接示意圖；
[0019]圖3為通電螺線環(huán)缺口處的局部放大示意圖；
[0020]其中，I為直流電源;2為電流表;3為電阻箱;4為通電螺線環(huán);5為電壓表;6為一對金屬電極板;7為矩形玻璃槽;a為通電螺線環(huán)的寬度值;13為金屬電極板的長度值。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于實(shí)施例。
[0022]本實(shí)施例的滲流和管涌試驗(yàn)中水流流速測量裝置，包括磁路裝置、電勢差測量裝置。磁路裝置是由直流電源1、電流表2、電阻箱3和帶缺口的螺線環(huán)4串聯(lián)而成；電勢差測量裝置由電壓表5和一對金屬電極板6串聯(lián)相接。
[0023]本實(shí)施例的直流電源1、電阻箱3、帶缺口的通電螺線環(huán)4、電流表2、電壓表5、一對金屬電極板6和矩形玻璃槽7均組裝成一個(gè)整體。
[0024]本實(shí)施例在裝置內(nèi)設(shè)置一矩形玻璃槽7，矩形玻璃槽7—端連接進(jìn)水口，另一端連接出水口，進(jìn)水口、出水口和矩形玻璃槽7平齊于同一高度。
[0025]本實(shí)施例的矩形玻璃槽7內(nèi)側(cè)兩壁各放置一片較薄的、與電壓表相接的金屬電極板6 ο
[0026]本實(shí)施例的矩形玻璃槽7上、下卡在與電阻箱3、直流電源I串聯(lián)的帶缺口的通電螺線環(huán)4的缺口處，并要求缺口處的磁感應(yīng)線能垂直射入矩形玻璃槽7底面。
[0027]本實(shí)用新型裝置的使用方法以及工作原理描述如下:
[0028](I)通過觀察水流速度的大小，調(diào)節(jié)電阻箱3，改變電流從而調(diào)節(jié)通電螺線環(huán)4所產(chǎn)生的均勻磁場的大小，通過電流表示數(shù)計(jì)算出該磁場強(qiáng)度大小B。
[0029](2)矩形玻璃槽7的水中帶電離子由于在磁場中運(yùn)動(dòng)而受到洛倫茲力作用，因而向兩側(cè)金屬電極板6匯聚，使兩極板間產(chǎn)生電勢差和電場，并且隨著帶電離子在極板上的積累，電勢差和電場會(huì)逐漸增大直至水中帶電離子所受的電場力和洛倫茲力平衡，此時(shí)電勢差穩(wěn)定，通過電壓表可測量出兩極板的電勢差U和計(jì)算出電場強(qiáng)度E=U/d(d為兩極板的距離)。
[0030](3)由水中帶電離子所受的電場力和洛倫茲力平衡qvB=qE，計(jì)算出水中帶電離子的速度，即水的流速。
[0031]本裝置與水接觸，因?yàn)樯婕半姎庠O(shè)備，應(yīng)做好防水處理，分隔連接材料應(yīng)優(yōu)先選取防水效果較好的材質(zhì)。
[0032]同時(shí)，矩形玻璃槽7的寬度應(yīng)取得較小，確保電勢差可以在較短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定在一個(gè)可測量的數(shù)值以及沿矩形玻璃槽7寬度方向的電場(由金屬電極板6之間的電勢差所引起的電場)為均勻電場，使測量精度在可接受范圍內(nèi)。優(yōu)選的，矩形玻璃槽的槽寬不大于0.5mm。
[0033]另外，金屬電極板6的厚度應(yīng)盡可能小，減小其對水流速度測量的不利影響。優(yōu)選的金屬電極板6的厚度不大于1_。
[0034]金屬電極板6的長度值b也要求小于通電螺線環(huán)4的寬度值a，確保兩電極板6之間的磁場是均勻磁場而不致產(chǎn)生誤差。
[0035]如上，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。本實(shí)用新型中涉及的未說明部份與現(xiàn)有技術(shù)相同或采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種滲流和管涌試驗(yàn)中水流流速測量裝置，其特征在于，包括磁路裝置、電勢差測量裝置和矩形玻璃槽； 所述磁路裝置包括依次串接的直流電源、電流表、電阻箱和通電螺線環(huán)，其中，所述通電螺線環(huán)具有一段缺口； 所述矩形玻璃槽卡設(shè)在所述通電螺線環(huán)的缺口處，并且使得缺口處的磁感應(yīng)線垂直穿過矩形玻璃槽的底面； 所述電勢差測量裝置包括電壓表和一對電極板，其中，所述矩形玻璃槽的槽壁兩側(cè)對稱固定所述一對電極板，固定好后的一對電極板分別與所述電壓表串接； 所述矩形玻璃槽的槽口兩端分別連接進(jìn)水口和出水口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滲流和管涌試驗(yàn)中水流流速測量裝置，其特征在于，所述矩形槽的槽寬不大于0.5cmo3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滲流和管涌試驗(yàn)中水流流速測量裝置，其特征在于，所述電極板的厚度不大于1_。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滲流和管涌試驗(yàn)中水流流速測量裝置，其特征在于，所述電極板的長度值b小于通電螺線環(huán)缺口處的寬度值a。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滲流和管涌試驗(yàn)中水流流速測量裝置，其特征在于，所述磁路裝置、電勢差測量裝置和矩形玻璃的外部設(shè)置有防水外罩或防水外層。
【文檔編號】G01P5/08GK205608018SQ201620196461
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月15日
【發(fā)明人】陳曉東, 朱有華, 張協(xié)力, 袁佳怡, 周維理, 梁莉莉, 許紅星, 陳亮
【申請人】河海大學(xué)