专利名称：一种大量程高精度双筒式地下水位计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及地质测量及气象测量领域，特别是涉及一种测量地下水位的测量直O
背景技术：
水位计是一种用来测量水位高低的仪器，他主要用来测量江、河、海等的水位变化 以及滑坡处地下水位的变化等，另外，在工农业生产中，水位计也有广泛的用途。随着我国 经济社会的发展，对水文信息不断提出新的要求，对观测手段和方法以及水文监测技术的 研发和应用提出了越来越高的要求。现代电子技术、传感技术、通信技术和计算机技术的迅 速发展，也促进了水文监测方式自动化的发展。目前用来测量水位的水位计主要有遥测浮 子式水位计、压力式水位计、超声波水位计、雷达水位计、激光水位计和电子水尺等。但是这 些水位计在测量滑坡体地下水位变化时受到一定的限制。我国是一个严重缺水的国家，对 地下水资源的监测就显得特别重要，因此为了克服现有的水位测量装置的不足，本实用新 型提供一种大量程高精度双筒式的水位计，该装置具有量程大，测量精度高，结构简单，实 用性强等优点，再配上GPRS数据无线传输系统和后台计算机软件处理分析系统，专门用来 对地下水位进行实时监测。发明内容本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是采用大量程高精度双筒式结构 的地下水位计，包括一号角位移传感器、一号大轮子、浮子、配重、绳子、一号支架、地下水位 筒、地下水、二号角位移传感器、二号大轮子、二号支架、皮带、配重筒、固定板、同轴小轮等。 所述浮子与配重连接在绳子的两端，并通过绳子挂置在一号大轮子上，浮子停浮在地下水 位筒内的地下水表面，配重放置配重筒内，这种结构和连接方式，浮子和配重因地下水位的 变化在垂直方向移动。进一步，所述通过绳子和带有凹槽的轮子之间的摩擦力带动大轮子的转动，由于 大轮子、角位移传感器和同轴小轮属同轴，且没有相对转动，因此大轮子的转动同时传动给 角位移传感器和同轴小轮，同轴小轮和另外一个大轮子通过皮带连接，最后这种转动又通 过皮带传递给高精度测量传感器，因此通过两个传感器的转动测量出所述浮子或配重在垂 直方向上的位移，由于同轴小轮比另外一只大轮子的半径小，一般是10倍的关系，虽然角 位移相同但线位移不同，从而保证位移测量精度的提高，此直径比可根据实需要来定，目的 就是加大量程。进一步，所述一号支架和二号支架分别安装在固定板上，保证整个机构稳定。进一步，所述一号角位移传感器、一号大轮子和同轴小轮连接固定在一起，并安装 在一号支架上；所述二号角位移传感器和大轮子连接并并安装在二号支架上。进一步，所述皮带分别套在同轴小轮和大轮子上，同轴小轮的转动通过皮带带动 大轮子的转动。3[0008]进一步，所述两个传感器为角位移传感器，可以选用导电塑料双联角位移传感器 或者角度编码器等。本实用新型的有益效果是，结构简单，量程不受限制，不管量程大小，都保持很高 的测量精度，而且工作量少，并且装置本身还实现了水位测量数据的自动传输，水位测量数 据可实时地传输到数据处理中心，实现了将水位数据智能化处理和显示。以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型用于测量水位变化的水位计实施例的结构示意图。图1中，1. 一号角位移传感器，2. —号大轮子，3.浮子，4.配重，5.绳子，6. —号支 架，7.地下水位筒，8.地下水，9. 二号角位移传感器，10. 二号大轮子，11. 二号支架，12.皮 带，13.配重筒，14.固定板，15.同轴小轮。
具体实施方式
图1中，地下水位筒(7)的两端均为开口，管壁上有许多小孔，用于将筒内的水与 地下水保持连通，配重筒(1 为一上部开口，底部密闭的管子，用于配重(4)在里面的上下 运动。先将地下水位筒(7)和配重筒(1 固定在待测点处预先钻好的孔里，地下水(8)从 地下水位筒(7)的一端开口和侧壁的小孔进入地下水位筒(7)内。一号支架(6)和二号支 架(11)分别安装在固定板(14)上。一号角位移传感器(1)、一号大轮子(2)和同轴小轮 (15)连接固定在一起，并安装在一号支架(6)上，安装时保证一号大轮子(2)可以带动一 号角位移传感器(1)和同轴小轮(1 同轴转动且没有相对转动。二号角位移传感器(9) 和二号大轮子(10)连接固定在一起，并安装在二号支架(11)，安装时保证二号大轮子(10) 带动二号角位移传感器(9)同轴转动且没有相对转动。图1中，根据测量水位选择适当长度的绳子(5)，绳子( 的一端连接浮子(3)，另 一端连接配重G)，确保连接可靠不宜脱落。一号大轮子( 和二号大轮子(10)的外圆周 上设置有凹槽(图中未示出)，将绳子( 放置在一号大轮子O)的凹槽内，将浮子(3)放 置到地下水位筒(7)内，从配重筒(13)上部开口处将配重⑷放置在筒内，然后将浮子(3) 缓缓放置到水面，等它漂浮在地下水(8)的水面上，再将配重(4)缓缓放入，直到绳子(5) 张紧。图1中，选择适当长度的皮带(12)，先将皮带(12)套在二号大轮子(10)外圆周上 设置的凹槽内(图中未示出)，然后用适当力度在挂在同轴小轮(15)外圆周上设置的凹槽 内(图中未示出)，到此整个机械装置连接完毕，沿浮子C3)运动的方向轻轻拉动绳子(5)， 检查整个装置运动状况，确保绳子(5)、一号大轮子O)、一号角位移传感器(1)、同轴小轮(15)、皮带(1 、二号大轮子(10)和二号角位移传感器(9)能同步灵敏运动，并且没有相对 运动。当地下水位发生变化时，地下水(8)在地下水位筒(7)内的位置在垂直高度上发 生变化，由于浮子C3)在水中的吃水深度是一定的，那么水位的变化将改变浮子( 的垂直 高度，所以浮子C3)通过绳子( 带动一号大轮子( 转动，一号角位移传感器(1)的转动 测出浮子(3)的位移，从而得到水位的高低数值。与此同时，一号大轮子( 转动带动了同轴小轮(15)的转动，同轴小轮(15)也通过皮带(12)带动了二号角位移传感器(9)的同步 转动，并且同样可以算出浮子⑶的位移。由于一号大轮子O)、同轴小轮(15)和二号大 轮子(10)的直径比的不同，可以设计出不同的量程范围，其目的是解决一号角位移传感器 (1)的过圈问题，即两次采的数据是否过圈可以通过二号角位移传感器(9)的测量值看出 来，即可以做成一号角位移传感器(1)转10圈而二号角位移传感器(9)只转一圈，或设计 成其他的比例关系，从而解决了地下水位快速变化时也能准确测量出水位变化的问题。所述一号角位移传感器(1)、二号角位移传感器(9)和GPRS数据无线传输装置及 蓄电池(图中未示出)连接，GPRS数据无线传输装置将一号角位移传感器(1)、二号角位移 传感器(9)的数值及时传输给监测控制管理中心。另外，地下水位筒(7)和配重筒(13)可 选用塑料管或钢管或PVC管等，浮子(3)的材料为不锈钢或有机玻璃或者铝合金等，一号 角位移传感器(1)、二号角位移传感器(9)可选用导电塑料角位移传感器或角度编码器或 者其他类型和原理的角度传感器。在本装置中，由于采用了转动扭矩小而灵敏度又很高的一号角位移传感器(1)和 二号角位移传感器(9)来测量水面的位移，所以可以通过改变一号大轮子O)、同轴小轮 (15)和二号大轮子(10)的直径以及浮子(3)的直径来提高测量精度；另外，通过设置一号 支架(6)和二号支架(11)，使浮子C3)的升降非常稳定，同时使得一号角位移传感器(1)和 二号角位移传感器(9)的输出值也非常稳定，从而保证了地下水位的精确计量，而且整个 测量过程中无人值守，节省了大量的人力，而通过GPRS数据无线传输装置，可以实时地将 地下水位的数据传输到地下水位监测控制管理中心。本装置不仅可以应用于测量地下水位 的变化，还可以广泛应用于江河湖海等的水位变化。
权利要求1.一种大量程高精度双筒式地下水位计，其特征在于，包括一号角位移传感器(1)、一 号大轮子O)、浮子(3)、配重(4)、绳子(5)、一号支架(6)、地下水位筒(7)、地下水(8)、 二号角位移传感器(9)、二号大轮子(10)、二号支架(11)、皮带(12)、配重筒(13)、固定板 (14)、同轴小轮(15)，所述浮子(3)与配重(4)连接在绳子(5)的两端，并通过绳子(5)挂 置在一号大轮子( 上，浮子C3)停浮在地下水位筒(7)内的地下水(8)表面，配重(4)放 置配重筒(13)内。
2.根据权利要求1所述的一种大量程高精度双筒式地下水位计，其特征在于，所述一 号支架(6)和二号支架(11)分别安装在固定板(14)上。
3.根据权利要求1所述的一种大量程高精度双筒式地下水位计，其特征在于，所述一 号角位移传感器(1)、一号大轮子( 和同轴小轮(1 连接固定在一起，并安装在一号支架 (6)上；所述二号角位移传感器(9)和大轮子(10)连接并并安装在二号支架(11)上。
4.根据权利要求1所述的一种大量程高精度双筒式地下水位计，其特征在于，所述皮 带(12)分别套在同轴小轮(15)和大轮子(10)上，同轴小轮(15)的转动通过皮带(12)带 动大轮子(10)的转动。
专利摘要本实用新型公开了一种大量程高精度双筒式地下水位计，包括两个角位移传感器、两个大轮子、浮子、配重、绳子、两个支架、地下水位筒、皮带、配重筒、固定板和同轴小轮。所述浮子与配重连接在绳子的两端，并通过绳子挂置在一号大轮子上，浮子停浮在地下水位筒内的地下水表面上，配重放置配重筒内，传感器能够测量出所述浮子或配重在垂直方向上的位移。本实用新型用于测量地下水位变化的水位计，结构简单，量程几乎不受限制，不管量程大小，都保持很高的测量精度，而且工作量少，并且装置本身还实现了水位测量数据的自动传输，水位测量数据可实时地传输到数据处理中心，实现了将水位数据智能化处理和显示。
文档编号G08C17/02GK201828314SQ20102028659
公开日2011年5月11日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者于荣波, 吉军川, 戴连双, 杜飞, 王兴昆, 王树旗, 赵克常 申请人:中国新兴保信建设总公司