专利名称：数字式蒸发计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水面蒸发计，尤其是一种数字式水面蒸发计。
在现有技术里，国家水文标准化技术委员会1993年6月版《水文仪器技术汇编》中GB11829-89 E601型系列水面蒸发器中规定蒸发器是由蒸发桶、水圈、溢流筒、测量指示装置(测杆、电测针、刻度盘、游标、音响器等)构成。它的蒸发桶是由呈白色的金属或玻璃钢制作的标准桶(口径618mm，圆柱体高度600mm、锥体高度87mm)，蒸发面积为3000cm2；它的水圈是四个弧形容器，槽宽为200mm，内壁深为137mm；它的溢流孔内径为15mm，溢流孔底距器口60mm；水面指示针尖、水面标志线距器口距离为75mm；水位标志线宽度为0.5mm，测杆最小刻度为1mm，仪器测针量程为70cm或100cm；仪器分辨力为0.1mm、0.2mm、0.5mm或1mm。现有技术是通过电测针滑动接触水面时音响器发声，依照测杆上的刻度人工定时读取水面蒸发量。
现有技术存在以下缺陷与不足之处1、水位标志线宽为0.5mm，其分辨力要达到0.1mm相当困难；2、测杆的最小刻度为1mm，并须由人工目视观测，其测量准确度低。
3、观测数据时，易受风力等外界因素影响、水面产生波动，精确读数困难。
4、现有技术无数字电信号输出，无法将水面蒸发信息自动远传、贮存记录，不能与计算机、通信机联接组网。
本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足之处而设计的一种新式的数字式水面蒸发传感器，来取代原有的测量装置，使蒸发计具有数字电信号输出、显示、贮存、记录及远传功能，并提高仪器性能，以满足现代水文、气象事业发展的需要。
本实用新型是用如下方式来实现的一种高分辨力的数字式蒸发计，它包括现有技术的标准蒸发桶、水圈、溢流孔、溢流连通管及本实用新型的量测装置浮子筒、浮子、测量缆、平衡锤、测轮、绝对值型旋转编码器、连接电缆及数字信息采集处理器等。它还包括浮子筒与蒸发桶之间的连通管，安装编码器的“L”型支架板及固定螺钉，安装测轮的轴套、锁紧螺钉，浮子悬吊螺钉、平衡锤悬吊螺钉、数据采集处理器外壳等。还包括它的浮子筒高度不小于200mm，其底部用内径为10mm的连通管与蒸发桶相连接，构成连通器。浮子桶呈白色、内径为196mm，器口用壁厚10mm的玻璃钢或8mm厚的金属制作，浮子桶上部有密封盖，密封盖的中心留有约Φ1mm的过线孔；还包括它的编码器是超低转矩绝对值型光电(或机械)旋转编码器，其启动力矩应小于8克.厘米，输出码为格雷码或其它形式的循环码，输出方式为“OC”门(输出电流为30mA，工作电压可为5V、6V、12V、24V)。机械编码器的触点负载能力为0.1A/24VDC。旋转编码器通过“L”形支架安装于浮子筒上盖上面；它的测轮安装于编码器主轴上，并用锁紧螺钉与编码器轴固定。测轮是以金属材料制作，测轮的工作周长与量程成严格的比率关系，其外缘截面形状为“V”型凹槽，其槽底形状与测量缆的截面形状相适配。安装后的测轮的底缘距浮子桶盖的高度不小于150mm，测轮的垂直切线方向正对浮子筒上盖的中心孔；还包括它的测量缆是外径为小于1mm的柔性不锈钢缆或包敷尼龙外套的不锈钢缆。它的浮子是直径略小于196mm的高度约为10mm的实芯或空芯塑料浮子或空芯防蚀金属浮子。浮子安装于浮子桶内，它通过悬吊螺钉与测量缆相连接。测量缆穿过浮子筒上盖的过线孔，绕过测轮的工作圆周的“V”形凹槽与平衡锤相连接。平衡锤是用不锈钢材料制作的配重锤，它通过悬吊螺钉与测量缆相连，用于平衡浮子在浮子筒内的吃水高度；还包括它的数字信息采集处理器是由微处理器、贮存器、译码显示器、报警指示器、数据通信传输接口及外壳等组成。数据信息采集处理器通过多芯屏蔽电缆与旋转编码器的输出插座相连接。它的微处理器具有定时采集数据或接受外部指令发送传输数据功能，显示器具有显示功能、报警器可输出报警信号，贮存器用于记录时间及蒸发量信息数据。通信接口可将并行数据转换成串行数据向外发送或与通信机、计算机组网联接。
本实用新型与现有技术比较，具有如下优点1、以新型的数字式蒸发传感器代替了测针和测杆，提高了仪器分辨力。
2、浮子桶有上盖，水面稳定，不受风力等外界因素影响、测量精度高。
3、以数字显示蒸发量，使观测更加方便、准确。
4、增加了定时蒸发量数据采集功能及数据贮存功能。
5、保留了现有技术的蒸发桶、水圈、溢流桶及其规范要求，使本实用新型便于直接替换现有技术实现升级换代。
6、新型传感器是数据编码输出型传感器，具有可靠性高，不受强电磁干扰、无温度和零点漂移，即使断电再通电，采集的数据仍然正确无误。
7、本实用新型实现了自动数字量测和信息遥测组网。
因此，本实用新型保留了现有技术的规范，符合国家相关标准，并提高了仪器性能(分辨力、量测准确度)及工作可靠性，实现了自动数字量测及信息记录、遥测组网，适于在水文、气象单位广泛使用。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的浮子筒构造图。
图3是本实用新型的浮子外形图。
图4是本实用新型量测装置的安装示意图。
图5是本实用新型量测装置的侧视图。
图6是本实用新型测轮外缘截面形状与测量缆截面配合图。
图7是本实用新型的数据采集处理器的电原理图。
下面将结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。
如图1所示，本实用新型包括蒸发桶1、水圈2、溢流桶3、浮子桶4、浮子5、测量缆6、平衡锤7、测轮8、绝对值旋转编码器9、数据采集处理器10等。还包括它的溢流筒3与蒸发桶1之间的溢流管11、溢流口29；安装于蒸发桶1与浮子筒4之间的连通管12；安装连接编码器9的“L”型支架板13及编码器9的固定螺钉21、“L”板13的固定螺钉22；安装于编码器主轴14上的测轮8、测轮轴套20及轴套锁紧螺钉23、浮子悬吊螺钉17、平衡锤悬吊螺钉30；还包括微处理器24、贮存器25、译码显示器26、报警指示器27、输出接口28等。
如图1所示它的蒸发桶1呈白色、标准口径为618mm、圆柱体高度为600mm、锥体部分高度为87mm。器口呈45°里直外斜形，它是用8mm金属或10mm厚玻璃钢制作。在距器口52.5mm处留有溢流口29；如图1所示，它的水圈是四个呈弧形的水槽、槽宽为200mm、内壁深137mm；它的溢流桶3通过上部的溢流管11与蒸发桶1相连接，其内径为196mm，深度为400mm。
如图2所示，它的浮子桶4的器口高度与蒸发桶1的器口高度相同，其内径尺寸是196mm，深度不小于200mm，它的底部通过连通管12与蒸发桶1相连接，形成连通器，浮子桶4的上部有密封盖15，在密封盖15的正中心留有过线孔16，其直径约为1mm。
如图3所示，它的浮子5是扁圆柱体，其高度约为10mm，是用塑料加工成的实芯或空芯浮子，它通过浮子悬吊螺钉17与测量缆6相连接。
图4所示是本实用新型编码器9的安装示意图。图5是图4的侧视图。图中旋转编码器9通过固定螺钉21安装于“L”形支架板13上，“L”形板13通过固定螺钉22安装于浮子筒上盖15上，测量缆6悬挂于测轮8的外缘“V”形凹槽内，测量缆6的一端悬挂平衡锤7，另一端穿过过线孔16悬挂浮子。
图6是本实用新型测轮8外缘截面与测量缆6截面安装配合图。其“V”形凹槽的底部形状为半圆弧形，与测量缆6的截面形状相适配，以加大接触面。
图7是本实用新型的数据采集处理器的电原理图。它是由微处理器24、贮存器25、译码显示器26、报警指示器27、输出接口28等组成。数据采取处理器通过多芯屏蔽电缆18与编码器9的电输出插座19相连接。上述数据采集处理器具有定时采集数据功能、译码显示功能，报警输出功能、数据贮存功能及对外编码传输功能，可以与通信机、计算机直接通信组网。
按照上述构造制作的蒸发计即可进行调校工作。
仪器的调试、标定方法为1、按照规范要求向蒸发桶1注满水，向水圈2注满水，然后用电缆18连接传感器电输出插座19，并接通显示器电源。
2、将测量缆6从测轮8的“V”形凹槽中轻轻提起，用手转动测轮，使显示器读数为“0”，然后将测量缆放回“V”形槽中。此时显示器读数应为“0”。
3、用充水后的虹吸管插入蒸发桶1，虹吸管的另一端插入5000毫升容量的容器中，使蒸发桶1中的贮水经虹吸管慢慢地流入容器内，同时观察电显示器的读数，应自“0”逐字递增或递减0.1mm规律变化，直至显示999×0.1mm、1000×0.1mm为止，应无漏数、错数现象。
4、用量杯计量容器中水的容积，然后与显示读数相比较，即可测定出蒸发计的测量误差。
5、将同一台蒸发计安装于20M2面积、2M深的标准蒸发池中作实际蒸发比较试验，观察两次显示差值，即可确定仪器的折算系数，将此系数输入微处理器，即可计算出本实用新型的实际蒸发量。
本实用新型的工作过程为当蒸发桶1的水体蒸发，引起水面下降时，处于连通状态的浮子桶4的水面随之同步下降，导致浮子5亦随之下降至相同的高度，浮子5下降带动测量缆6下降，驱动测轮8同步旋转，与测轮8同轴连接的编码器9即可输出与水位下降相对应的格雷码编码数据。该数据经插座19和传输电缆18传送至数据采集处理器10，数据采集处理器即可按照设定的时间记录、贮存、显示蒸发数据，并将该数据远传。
在工作过程中应按照操作规范向水圈补水，使仪器得以在规定的环境中工作。
本实用新型可直接与标准蒸发池(20M面积、2M深)联接使用。
权利要求1.一种数字式蒸发计，它包括蒸发桶1、水圈2、溢流桶3、浮子桶4、浮子5、测量缆6、平衡锤7、测轮8、绝对值旋转编码器9、数据采集处理器10等。其特征在于它的蒸发桶呈白色，是钢板或玻璃钢制作的标准口径(Φ618mm)的圆柱体，圆柱体高度为600mm，锥体高度87mm，刃口呈40°～45°里直外斜形；它的水圈2安装在蒸发桶1的外围，由四个弧形水槽组成，槽宽200mm，内壁深137mm；它的溢流桶3通过上部的溢流管11与蒸发桶1相连、它的内径为196mm，内壁深为400mm；它的浮子桶4的内径尺寸与溢流桶3相同，浮子桶4通过底部的连通管12与蒸发桶1相连通。它的旋转编码器9通过L型支架13安装于浮子桶4的上盖15上。测轮8用锁紧螺钉17安装于编码器主轴14上、测轮8上悬挂测量缆6，测量缆6的一端系有平衡锤7，测量缆6的另一端穿过浮子桶上盖15的中心孔16与浮子5相连。它的数据采集处理器10通过多芯屏蔽电缆18与编码器9的电输出插座19相连。
2.根据权利要求1所述的数字式蒸发计，其特征在于所述的浮子桶4是内径为196mm、深度为200mm的标准不锈钢或塑料圆柱形筒，其截面积与蒸发桶1截面积(3000cm2)成小于1∶10的比率关系；它的底部的连通管12是金属或塑料细口径圆管，它的上盖15为金属或塑料密封盖；上盖15的正中心留有过线细孔16。浮子桶4的上口与蒸发桶1的上口在同一水平面上。
3.根据权利要求1所述的数字式蒸发计其特征在于编码器9是超低转矩绝对值型光电或机械旋转编码器、其编码方式为格雷码或其它形式的循环码，它通过固定螺钉21安装于L形支架13上，支架13用固定螺钉22安装于浮子桶4的上盖15上；测轮8通过轴套20和锁紧螺钉23安装于编码器的主轴14上。
4.根据权利要求1、2、3所述的数字式蒸发计，其特征在于所述的测量缆6是包敷尼龙外套的细不锈钢缆或其它耐蚀金属缆；所述的浮子5是轻质实芯或空芯薄形塑料浮子或空芯耐蚀薄形金属浮子；所述的平衡锤7是不锈钢配重锤。
5.根据权利要求1、3、4所述的数字式蒸发计，其特征在于所述的测轮8的工作园周长与蒸发计的量程相匹配，它的外缘截面形状为“V”形凹槽、凹槽底部截面形状为弧形凹槽，其形状与测量缆6的圆形截面形状相适配。悬挂于测轮8上的测量缆6其一端系有平衡锤7，另一端系有浮子5，测量缆6与测轮8工作于同一垂直面上。
6.根据权利要求1所述的数字式蒸发计，其特征在于所述的数据采集处理器10是由微处理器24、贮存器25、译码显示器26、报警指示器27、输出接口28等组成。它是通过多芯屏蔽电缆18与编码器输出插座19相连接采集编码信号，通过输出接口28将需要的信息向外部传输。
专利摘要本实用新型涉及一种蒸发计，尤其是一种数字式水面蒸发计。本实用新型由蒸发桶、水圈、溢流桶、浮子桶、浮子、测量缆、平衡锤、测轮、绝对值型旋转编码器、数据采集处理器等组成。其工作原理是以浮子感测蒸发器内水面的变化、经测量缆带动测轮旋转驱动旋转编码器转动输出与水面蒸发量相对应的编码数据，数据采集处理器定时记录或将数据显示、远传。本蒸发计的量程为100mm、分辨力为0.1mm、可广泛用于水文站、气象站。
文档编号G01F23/30GK2527983SQ02219438
公开日2002年12月25日 申请日期2002年3月18日 优先权日2002年3月18日
发明者张敏, 张援朝, 张永立 申请人:张敏, 张援朝, 张永立