一种基于压力传感器的薄层水流滚波测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种基于压力传感器的薄层水流滚波测量装置，是一种实验装 置，是一种用于水力学测量的装置，是一种用于测量薄层水流流动过程中水深，滚波的波 高、周期、频率与波速，W及滚波动量、动能等参数的自动测量装置。
【背景技术】
[0002] 坡面水流，明渠水流等在一定临界条件下，其表面常常会失稳而发育一系列的波 动过程。运些波动可能是周期性的，波速和波形都保持不变，并且波速始终大于水流质点的 运动速度；另一方面，波动也可能是非周期性的，波形和波速在传播的过程中不断发生演 化，最终发生破碎。运些现象统称为滚波。滚波常见于自然坡面、城市路面、水电站的泄水睹 槽和大巧的溢洪道，河流的行洪道，引水渠等。滚波的出现会带来一系列不利的后果，例如 水流从恒定流变为非恒定流;增强水流对坡面±壤的侵蚀能力使±壤颗粒发生剥离及输移 泥沙的能力;波峰处的水深超过河(渠）道的设计水深，造成溢流;强烈的水流渗气作用，造 成雾化现象；同时对河(渠）道上的水工建筑物造成超负荷的压力或者应力等等。因此，研 究滚波形成的临界条件及其演化规律，对于±壤侵蚀过程及水±保持措施配置，W及工程 实践中如何消除滚波W及相关学科的理论研究，例如动床阻力和水流输沙等都有着重要意 义。
[0003] 现有的观测则是利用水文测针直接观测，该方法主要由人工确定测针与滚波的相 对位置，由于是人工目视测量，而滚波的变化极快，人眼目测往往不能达到应有的效果，测 量难W保证精度，由于人为的测量，其稳定性较差，每次的测量结果均不相同，只能增加测 量次数，使用统计的方法近似的获得测量。运种方式使滚波测量变成了一种需要重复多次 的繁复体力劳动，随着人的体力下降，其精度也变得越来越差。因此，需要一种精确的系统 代替运种繁重的体力测量。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的问题，本实用新型提出了一种基于压力传感器的薄层水流滚 波测量装置。所述的装置利用压力滚波传感器，通过系统集成和自动化方法，实现薄层水流 水位，及至滚波的实时动态测量，从而有效提高测量的精度和稳定性，提高观测效率。
[000引本实用新型的目的是运样实现的：一种基于压力传感器的薄层水流滚波测量装 置，包括:设置在平坦的坡面上的多个压力滚波传感器，所述的压力滚波传感器是运样排列 的:将多个压力滚波传感器分为多个组，每组两个压力滚波传感器，各组压力滚波传感器沿 水流方向一字型排列，各组压力滚波传感器之间的距离小于被测滚波的间距，大于被测滚 波的宽度;各组中的两个压力滚波传感器沿水流方向一字排列，两个压力滚波传感器之间 的距离大于被测滚波的波峰和波谷之间的距离，所述的各个压力滚波传感器依次与数据采 集控制器、控制电脑连接。
[0006]进一步的，所述的压力滚波传感器是:金属电阻应变片或半导体应变片。
[0007] 进一步的，所述的坡面是实验水槽的槽底，所述的实验水槽包括:两侧槽帮和与所 述的槽帮连接的槽底，所述的槽帮和槽底设置在钢结构架上，所述的水槽一端设置进水口， 另一端设置出水口，所述的出水口与循环水池管道连接，所述的进水口通过水累与所述的 循环水池管道连接，所述的钢结构架出水口 一侧设置较链，另一侧设置升降机构。
[0008] 进一步的，所述的坡面是野外坡面，所述的压力滚波传感器贴在野外坡面上。
[0009] 进一步的，所述的坡面是水巧泄洪槽坡面，所述的压力滚波传感器贴在水巧泄洪 槽坡面上。
[0010] 进一步的，所述的坡面是水渠坡面，所述的压力滚波传感器贴在水渠坡面上。
[0011] 本实用新型产生的有益效果是:本实用新型采用在产生薄层水流滚波的位置，如 水渠、水巧溢洪道或实验室中的水槽上安装压力滚波传感器，利用灵敏的压力滚波传感器 检测水流的厚度变化，实现对滚波的观测，W及精确的数据采集，完全排除了人为检测的因 素，全自动的完成了各种数据的采集，既精确又快捷，节约了人力、物力，提高了观测效率。
【附图说明】
[0012] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0013] 图1是本实用新型的实施例一所述装置的原理示意图；
[0014] 图視滚波的宽度和两个滚波之间的距离示意图，是图1中E点的放大图；
[0015] 图3是本实用新型的实施例=所述水槽和压力滚波传感器在水槽中的位置的结构 不意图，是图4中B-B的询J视图；
[0016] 图4是本实用新型的实施例立所述水槽的结构示意图，是图3中A-A的剖视图。
【具体实施方式】
[0017] 实施例一；
[0018] 本实施例是一种基于压力传感器的薄层水流滚波测量装置，如图1所示。本实施例 包括:设置在平坦的坡面1上的多个压力滚波传感器2,所述的压力滚波传感器是运样排列 的:将多个压力滚波传感器分为多个组，每组两个压力滚波传感器，各组压力滚波传感器沿 水流方向一字型排列，各组压力滚波传感器之间的距离小于被测滚波的间距，大于被测滚 波的宽度;各组中的两个压力滚波传感器沿水流方向一字排列，两个压力滚波传感器之间 的距离大于被测滚波的波峰和波谷之间的距离，所述的各个压力滚波传感器依次与数据采 集控制器4、控制电脑3连接。
[0019] 本实施例所述的薄层水流是指水流的厚度在30厘米W下的水流，运种"薄层水流" 的说法是一种业内的习惯称谓，并不相对于"厚层水流"，因为，在业内并没有"厚层水流"运 样的称谓。
[0020] 本实施例所述的平坦坡面可W是在实验室中带有一定坡度的模拟渠道底面，也可 W是带有一定坡度的真实渠道底面，或者是倾斜的水巧泄洪道的底面，或者是在野外选中 一片平坦的坡面。
[0021] 坡面的平坦是相对的，要求两个要点，一个是坡面上没有明显的大小突出物，一个 是坡面应当基本上是平面，没有明显的拱起和凹陷，即沿水流方向和垂直水流方向的剖面 的坡面线都应当是直线或接近直线。坡面可W是十分平整的平面，如在实验室中利用玻璃、 塑料等板材模拟的渠道底面，或者是真实渠道或水巧泄洪道的底面。真实渠道或水巧泄洪 道的底面是人工建造的，基本是平坦的，没明显的大小突起物。野外选取的一片坡面则要求 没有明显的大小突出物，W及避免坡面的整体曲面拱起和凹陷。当然如果专口研究带有整 体拱起或凹陷的坡面的滚波则当别论。
[0022] 本实施例所述的压力滚波传感器可使用金属电阻应变片或半导体应变片。金属电 阻应变片或半导体应变片一种贴片式的传感器，其体型为薄片型，可W直接贴在坡面上。由 于是薄片故对水流的特性影响很小，可W忽略不计。金属电阻应变片或半导体应变片的工 作原理是由于水流水深的变化使传感器发生变形，从而使传感器电阻变化导致输出电流变 化，通过电流的变化值与水流水深值进行率定而研究水流的动力学特性及滚波的特征参 数。
[0023] 压力滚波传感器可W是5-10组电磁滚波传感器，或更多，每组设两个压力滚波传 感器。例如在15米长的水槽中设置20个滚波传感器，并通过连接线与采集控制器进行连接， 一组传感器每间隔Im进行布设，组内传感器之间的间距设置为5cm。
[0024] 压力滚波传感器实际检测的是水流流过时重量的变化，当水流的厚度较薄时，需 要十分精确的测量压力滚波传感器的电流变化，由于电流变化十分微量，有时会被噪声所 淹没，因此，需要使用十分精密的电桥之类的精确电流测量系统。因此，压力滚波传感器更 适应于对较厚层的水流进行测量，一般为几厘米厚度的水流进行测量