基于微悬臂梁的应变传感式用水计量装置的制作方法

本实用新型涉及一种计量装置，特别涉及一种用水计量装置。

背景技术：

用水计量装置主要用于管道或明渠中对水流量的测量。实际应用中常根据使用场所条件采用不同形式的流量计进行流量监测和统计。一般情况下，流体流量的计量方法有速度法、容积法和质量法。速度法通过测量流体的平均流速，再乘以水流截面积求得流体体积流量，包括差压式流量计、转子流量计、电磁流量计和超声波流量计等；容积法是在单位时间以标准固定体积对流动介质连续不断地进行测量，以排出流体固定容积数来计算流量，包括椭圆齿轮流量计、活塞式流量计和刮板流量计等；质量流量的检测又分为直接法和间接法两种：直接法直接测量质量流量，如角动量式、量热式和科氏力式等，间接法则同时测出容积流量和流体密度而自动计算质量流量。

上述流量计量方法普遍存在结构复杂、价格偏高的特点，有些还对水质提出一定的要求。因而不利于在需要大量普及用水计量设施以及水质复杂的领域推广，如农业灌溉用水计量等。在此前提下，很多地方采用电水转换法进行粗略估算。这种根据水泵用电量推算用水量的方法存在较大误差，不利于农业水价改革的推广。故推出一种成本较为低廉且计算较为准确的用水计量方法十分必要。

现有技术中已申请一种悬臂梁应变传感式流速流量测量装置以及应用方法，其申请号为：2019108063637，申请日：2019/8/29，其不足之处在于，其电阻应变片设置在外壁上，这就使得在测量过程中流体会对核心部件电阻应变片造成潮湿或腐蚀性影响，从而对设计的封装件提高了结构的复杂性要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于微悬臂梁的应变传感式用水计量装置，消除流体对电阻应变片造成的影响，提高测量精度。

本实用新型的目的是这样实现的：一种基于微悬臂梁的应变传感式用水计量装置，包括位于管道内部竖直放置的等截面弹性直杆和位于管道外部具有应变测量、流速/流量计算及结果显示功能的计算显示模块，所述管道内位于底部还设置有压力传感器，所述弹性直杆的上端一段为中空的矩形管，所述矩形管内部管壁与水流方向垂直的对应面上贴有至少一个电阻应变片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，本实用新型通过压力传感器测量水流深度，使得深度测量更加方便可靠，通过将电阻应变片内置于弹性直杆，避免了电阻应变片与液体的直接接触，从而消除流体对电阻应变片造成的影响，提高了测量精度，同时由于省略了封装保护，其主体结构非常简单，利于安装，只需在待测管道顶部开设小孔，将弹性杆插入管道，并进行顶部固定即可开始工作。本发明可以用于管道水流数据测量中。

为了使得数据传输更加可靠，所述电阻应变片和压力传感器通过导线与外部计算显示模块相连，并分别将应变变化和水压力输入计算显示模块。

为了使得数据计算更加可靠，所述计算显示模块包含应变测试电路、压力测试电路以及流速、流量显示电路。

为了进一步提高测量精度，所述应变片敏感栅沿矩形管轴向粘贴。

附图说明

图1为本实用新型安装结构示意图。

图2为本实用新型总电阻应变片安装示意图。

其中，1为弹性杆，2为压力传感器，3为流量显示仪，4为应变片，5为应变测试电路，6为压力测试电路，7为流速、流量显示电路。

具体实施方式

如图1-2所示的一种基于微悬臂梁的应变传感式用水计量装置，包括位于管道内部竖直放置的等截面弹性直杆1和位于管道外部具有应变测量、流速/流量计算及结果显示功能的计算显示模块，管道内位于底部还设置有压力传感器2，弹性直杆1的上端一段为中空的矩形管，矩形管内部管壁与水流方向垂直的对应面上贴有两电阻应变片4，电阻应变片4敏感栅沿矩形管轴向粘贴，电阻应变片4和压力传感器2通过导线与外部计算显示模块相连，并分别将应变变化和水压力输入计算显示模块，计算显示模块包含应变测试电路5、压力测试电路6以及流速、流量显示电路7。

本实用新型使用方法如下：

（1）管道水流冲击矩形截面弹性杆1使其产生形变；

（2）形变通过应变片4转为应变值，通过线路传至外部机器；

（3）水深通过压力传感器2传至外部仪器；

（4）系统根据管道内弹性杆1的应变值及水深推算出管道中水流流速，并计算其流量q；

（5）外部仪器上可显示四三个数值：金属片应变值、水深数值流速、实时流量值、累计流量值。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。

技术特征：

1.一种基于微悬臂梁的应变传感式用水计量装置，包括位于管道内部竖直放置的等截面弹性直杆和位于管道外部具有应变测量、流速/流量计算及结果显示功能的计算显示模块，其特征在于，所述管道内位于底部还设置有压力传感器，所述弹性直杆的上端一段为中空的矩形管，所述矩形管内部管壁与水流方向垂直的对应面上贴有至少一个电阻应变片。

2.根据权利要求1所述的基于微悬臂梁的应变传感式用水计量装置，其特征在于，所述电阻应变片和压力传感器通过导线与外部计算显示模块相连，并分别将应变变化和水压力输入计算显示模块。

3.根据权利要求2所述的基于微悬臂梁的应变传感式用水计量装置，其特征在于，所述计算显示模块包含应变测试电路、压力测试电路以及流速、流量显示电路。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于微悬臂梁的应变传感式用水计量装置，其特征在于，所述电阻应变片敏感栅沿矩形管轴向粘贴。

技术总结
本实用新型公开了一种基于微悬臂梁的应变传感式用水计量装置，包括位于管道内部竖直放置的等截面弹性直杆和位于管道外部具有应变测量、流速/流量计算及结果显示功能的计算显示模块，管道内位于底部还设置有压力传感器，弹性直杆的上端一段为中空的矩形管，矩形管内部管壁与水流方向垂直的对应面上贴有至少一个电阻应变片，本实用新型通过将电阻应变片内置于弹性直杆，避免了电阻应变片与液体的直接接触，从而消除流体对电阻应变片造成的影响，提高了测量精度，可以用于管道水流数据测量中。

技术研发人员：宗玲玲;王辉;周陈浩;陈涛;秦诗琦;顾爱军
受保护的技术使用者：扬州大学
技术研发日：2019.11.15
技术公布日：2020.05.26