专利名称：推移质测量器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种土壤测量仪器，具体涉及一种推移质测量器。
背景技术：
推移质是河流中的固体颗粒(以泥沙为主)，它们被水流冲击、推动后，在河底下滚动着移动。推移质泥沙，主要是由于河流的冲刷，把两岸的泥沙带下而形成的。往往在河流的上游水流速度要快些，对泥沙的冲击力要大一些，可以推动比较大的沙石块，如卵石乃至较大的石块；中、下游水的流速要缓慢些，对泥沙的冲击力要小的多，只能推动较小的沙粒，逐渐在河床里停下、堆积。当泥沙大量淤积在河床底部之后，河床不断抬高，河流的过水容量大为减小，容易出现河水泛滥；如果水库被大量泥沙淤积后，严重时水库就要报废。
推移质的测量主要用于测量河流中泥沙移动和堆积的状况，许多河流、水库的开挖与建设，都是重大的水利工程，投资巨大，为了能使它们长期使用，发挥巨大效益，必须要经常测量和了解河床、库底等被泥沙冲刷和淤积的情况，这关系到河流、水库的使用寿命、效益和治理等重要问题。
目前还没有这方面测量仪器的专利申请，现在使用的主要是测量水深的方法，大量使用的比如有水位标竿，但是它不能测量出推移质的状况；用重锤法可以测量推移质的状况，但是要人工经常去测量，而且不能实现自动化、数字化的要求；比较先进的是用超声波的办法，测量超声波被泥沙反射的时间、距离，从而算出水的深度，水的深度减少了说明河床抬高了，但是，每次测量时前后两次之间河流水位本身也在发生变化，这就给这种方法带来一些不便，要经常校正水位。再如用光电法测量时，由于水中除了泥沙外还有各种杂草、枝条、垃圾和微生物繁殖等废物、脏物会阻隔光电反应，产生差错，可能大面积的影响测量。
发明内容
本专利申请的目的是提供一种推移质测量器，直接测量泥沙的堆积厚度，从而可以推算出该断面的泥沙数量和推移速度。它可以长期定位测量，不受水深变化的影响，测量信号可与计算机连接。
完成上述发明任务的技术方案是推移质测量器，设有开关盒外壳，其特征在于，设有由电阻构成的电路，同时开关盒上开设有上、下水流通道；开关盒内设有固定触板与活动触板，两触板由导体材料制成，或者触板上安装有导体材料，构成电路的组成部分；两触板分别与电阻的两端连接。
使用前，将上述推移质测量仪电阻电路的两根导线引出，连接到测量电位计。两触板与测量电路可以设置成常开线路，也可以设置成常闭线路，由活动触板的动作改变电路状态，发出信号。本申请推荐采用常闭线路(原因见下文)。
使用时，将本推移质测量器安放在水下，上、下两个水流通道便于河水通过，如果河水带有悬移质(悬浮物等)不会停留在开关盒内，不会推动活动触板。如果河水推动推移质进入开关盒，无论是从上盖板还是下盖板进入开关盒，都会在开关盒中积累、停留，堆积并推挤活动触板，(以常闭线路为例)致使电路断开，实现测量。
本申请有以下优化方案1、使用前，两触板与检测电路设置成常闭线路，同时活动触板设置成倾斜状态。在无外力作用的情况下，靠它自己的重量，能牢靠地与固定触点接触，保持待测时的常闭状态；
如果开关盒做成常开线路，当测量时关闭就可能会出现接触不好的问题，因为触点长期浸入水中，难免会受腐蚀或污染。
2、开关盒做成三角形或楔形，尖角对着水流方向，以减小阻力；3、固定触板的宽度小于活动触板。即固定触板比活动触板窄很多，甚至可以像火柴棒。这样有利于河水带来的悬浮质(轻、浮、不会向下积累)，从上下通道(孔)通过，不至于在固定触板上阻挡、停留和积累，以至于推动活动触板，造成假信号。
4、若干个上述单体的推移质测量器垂直联结，构成一个更大量程的推移质测量器。所述的垂直联结，可以是将若干推移质测量器固定在一个支撑架上。支撑架是一个长条形的盒子，它有两个作用，一是从水面上固定测量位置，一直深至水底，固定不动，它的长度按需要而定；二是开关盒一个一个插入其中，固定住，组成一串开关。支撑架里面有两根导线引出，连接到测量电位计。由于支撑架需要长期放置于水中，因此要用防锈、防腐、防老化材料制作，如聚脂塑料等。
5、采用上述第4种优化方案时，可进一步优化每个开关盒的两根引出导线与支撑架的电路接头，均制成插接型电连接件。
推移质测量器的依据是两点，一是利用电阻串联阻值相加的原理，将电阻器--电位计制作成一个开关电路；二是利用推移质移动本身河水的推动力，以及河沙自身的重量，从上至下沉降时自然形成的圆锥体，向周围挤压的作用将开关打开。
优化方案将每一只电阻器组成一个开关电路，构成一个开关盒。每只开关盒测量1厘米厚度的推移质，100只开关盒测量100厘米，根据需要还可以测量几十米厚度。
本申请公开的推移质测量器，填补了水利水文测量仪器方面的一个空白，为推移质的测量，提供了实用、可靠的测量仪器。
图1为本申请实施例1待测状态结构示意图；图2为图1测量状态示意图；图3为实施例2结构示意图。
具体实施例方式
实施例1，单体的推移质测量器，参照图1，开关盒4做成三角形或楔形，尖角对着水流方向，减小阻力。开关盒厚为1厘米，长为3厘米，宽为2厘米，上盖板上开有一个小孔，直径为1厘米，作为上水流通道3；开关盒的下盖板是一个空槽，构成下水流通道7。上下两个水流通道便于河水通过。开关盒内设有固定触板6与活动触板2，两触板由导体材料制成，两触板分别与电路中电阻器5的两端的导线1连接。
图1处于待测状态，电路中固定触板与活动触板是常闭的，这时线路的电阻最小，电流不经过电阻器(设100欧姆)，或者说电流在电阻器中的分流很小很小，小到可以忽略不计。那么，在这只开关盒中两个接点(a，b)上的电压差为零，表示在这一层没有推移质进入。如果河水带有悬移质(悬浮物等)不会停留在开关盒内，不会推动活动触板。如果河水推动推移质进入开关盒，无论是从上盖板还是下盖板进入开关盒，都会在开关盒中积累、停留，堆积并推挤活动触板，活动触板被推开，致使电路断开(见图2)，实现测量。这时，电流从a经过电位器，到达b点，从而在a、b两点之间产生电压差，由于每只电位器的大小是固定的，比如电位器是100欧，电流10毫安，那么ab两点的电压为1伏。应用开关电路既可靠又有很好的线形度。
实施例2，参照图3，大量程推移质测量器主要由支撑架8、一组开关盒4和测量电位计等三部分组成。每个开关盒的结构与实施例1基本相同。开关盒是一个三角形或楔形的插件，里面是一个简单的开关线路，它与电阻器5是并联在一起的，电路开关是由固定触板和活动触板组成，平时是处于常闭状态。当推移质进入开关盒后，由于泥沙的自重堆积和挤压作用推开开关盒中的活动触板，使电路变成开路，此时电流只有在电阻器上通过，产生压降，在电位计测量仪器上得到一个电压值，它就表示推移质的厚度。
每个开关盒的两根导线与支撑架的电路接头均制成插接型电连接件，开关盒三角插件插入支撑架，插紧固定的同时，与导线连接上了。每一个开关盒就表示推移质的厚度为1厘米，若推移质继续堆积，进入上一层开关盒，又使第二只开关盒开路，在第二只电阻器上产生压降，则测量出第二个推移质厚度，依此类推。将100只开关盒串联起来成为一块板，1米长，若全部被推移质占满，即在100只电阻器上产生压降为100V，相当于100厘米推移质的厚度。根据需要测量的深度，可以把它们串连起来使用，可以测量几十米的推移质厚度。
支撑架是一个长条形的盒子，它有两个作用，一是从水面上固定测量位置，一直深至水底，固定不动，它的长度按需要而定；二是开关盒一个一个插入其中，固定住，组成一串开关。支撑架里面有两根导线引出，连接到测量电位计。由于支撑架需要长期放置于水中，因此要用防锈、防腐、防老化材料制作，如聚脂塑料等。
测量电位计就是普通的电压表或数字电压表，要求精度为千分之一即可。如需要与计算机连接，再加一个通用电路即可。
由于河流或水库深浅不同，需要支撑架的长短不一样，可以做成1米或2米一段，以后按需要可以将支撑架一段一段串接起来，等于将电阻器继续串联。比如需要10米长，就将5条二米长的支撑架连接起来就行了，十分方便。
关键技术一是利用电阻串联阻值相加的原理，制作开关盒。这种办法简单、可靠、线形度好。
二开关盒里面有四个地方是关键(一)开关盒里面的活动触板是倾斜的，待测时是常闭状态，在无外力作用的情况下，靠它自己的重量，能牢靠地与固定触点接触；(二)开关盒上下盖板上都留有水流通道，通道孔可以是圆形或方形的，上盖板的孔径小一些，下盖板的孔槽要大一些。使得在没有推移质进入时，水及其悬浮质可以顺利通过，有推移质进入时可以在里面堆积；(三)利用推移质(即河沙)的自重挤压与河水的推力推开活动触板，因为河沙从上向下堆积时，必定形成上面尖下面宽大的圆锥状；(四)开关盒的外壳是斜面，以减小对流水和推移质的阻力。
权利要求
1.一种推移质测量器，设有开关盒外壳，其特征在于，设有由电阻构成的电路，同时开关盒上开设有上、下水流通道；开关盒内设有固定触板与活动触板，两触板由导体材料制成，或者触板上安装有导体材料，构成电路的组成部分；两触板分别与电阻的两端连接。
2.按照权利要求1所述的推移质测量器，其特征在于，两触板与检测电路设置成常闭线路，同时活动触板设置成倾斜状态。
3.按照权利要求1所述的推移质测量器，其特征在于，开关盒做成三角形或楔形，尖角对着水流方向，以减小阻力。
4.按照权利要求1或2或3所述的推移质测量器，其特征在于，固定触板的宽度小于活动触板。
5.按照权利要求1或2或3所述的推移质测量器，其特征在于，若干个单体推移质测量仪垂直联结，构成一个更大量程的推移质测量仪。
6.按照权利要求4所述的推移质测量器，其特征在于，若干个单体推移质测量器垂直联结，构成一个更大量程的推移质测量器。
7.按照权利要求5所述的推移质测量器，其特征在于，每个开关盒的两根导线与支撑架的电路接头均制成插接型电连接件。
8.按照权利要求6所述的推移质测量器，其特征在于，每个开关盒的两根导线与支撑架的电路接头均制成插接型电连接件。
全文摘要
推移质测量器，设有开关盒外壳，特征是设有由电阻构成的电路，同时开关盒上开设有上、下水流通道；开关盒内设有固定触板与活动触板，两触板由导体材料制成，构成电路的组成部分并分别与电阻两端连接。河水推动推移质进入开关盒，积累、推挤活动触板使电路断开，实现测量。优化方案1.两触板设置成常闭线路，同时活动触板设置成倾斜状态；2.开关盒为三角形或楔形，以减小阻力。3.固定触板的宽度小于活动触板。4.若干单体推移质测量器垂直联结，构成更大量程推移质测量器。 开关盒的导线与支撑架的电路接头制成插接型电连接件，以方便安装。本申请填补了水利水文测量仪器的空白，为推移质的测量提供了实用、可靠的测量仪器。
文档编号G01B7/02GK1624417SQ20041006608
公开日2005年6月8日 申请日期2004年12月17日 优先权日2004年12月17日
发明者杨苑璋 申请人:中国科学院南京土壤研究所