专利名称：电导式明渠水流流速传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种传感器，特别是一种专门用于水土保持和土壤侵蚀研究中测量水流流速的电导式明渠水流流速传感器。
背景技术：
开展水土保持和土壤侵蚀的研究，必须重视第一手观测资料的采集，只有这样才能在科学的基础上进行数据处理和模型的建立。在水土保持和土壤侵蚀研究中，明渠水流流速是径流计算、水文预报中不可缺少的参数。长期以来，因为没有专门测量明渠水流流速的传感器和测试仪器，国内外均不能很好地实时、在线监测水流的动态过程，为水土保持提供科学依据。为了研究、观察和测量在水土保持中的重要参数之一——明渠水流的流速，需要一种可以准确、实时、快速、在线测量的专门传感器，即明渠水流流速传感器。
测量水流流速的传感器很多，如超声波流速传感器、导热式流速传感器、激光流速传感器、光纤流速传感器等，这些流速传感器仅限于管道内液体流速的测量(黄继昌，徐巧鱼，张海贵，郭继忠，傅润何.传感器工作原理及应用实例.北京人民邮电出版社，1999；施文康，余晓芬.检测技术.北京机械工业出版社，2000)。目前，尚没有一种专用传感器来测量明渠水流流速，国内外的研究机构仍然采用传统的“示踪法”来测量明渠水流流速。该方法首先在径流中设置规定距离长度的区段，通过在区段起点的水流中投放染料并开始计时，当含有染料的水流经过区段终点时结束计时，用流经时间与流经距离来换算出径流的流速(夏卫生，雷廷武，赵军，张晴雯，高佩玲.示踪法测定水流流速的研究.水土保持学报，2002，16(1)84～86)。管道内液体流速测量的传感器因为工作原理与使用条件的限制，均无法应用于明渠水流流速的测量；“示踪法”因采用人工操作和观察，测量精度较差且不能准确、实时、在线进行数据采集与处理。
发明内容
本实用新型的目的是设计一种结构简单、性能稳定的电导式明渠水流流速传感器，由正弦波振荡器的信号通过激励电极产生激励，利用在同一中心线的上游敏感器和下游敏感器采集两路随机信号，再通过调理电路模块输入计算机进行数据处理并显示测量结果。它能够快速、准确、在线地测量明渠水流流速的变化，为水土保持和土壤侵蚀的科学研究提供依据。
本实用新型的目的是这样实现的电导式明渠水流流速传感器由激励电极、屏蔽电缆、激励电极电缆、屏蔽室、调理电路模块I、交流恒定电流发生器、输出电缆I、连接管、固定板、外接电缆、接线盒、输入电缆、输出电缆II、调理电路模块II、电极固定床、有机玻璃外罩、下游敏感器、上游敏感器、计算机和正弦波振荡器等组成。两个激励电极分别固定在电极固定床的两端，上游敏感器和下游敏感器分别固定在电极固定板的中部，电极固定床镶嵌在有机玻璃外罩内，屏蔽室安装在有机玻璃外罩的顶部，连接管下部与屏蔽室连接，固定板在连接管的上部；两端的激励电极通过激励电极电缆与交流恒定电流发生器连接，输入电缆接入交流恒定电流发生器；上游敏感器通过屏蔽电缆接入调理电路模块I，输出电缆I接入调理电路模块I；下游敏感器通过屏蔽电缆接入调理电路模块II，输出电缆II接入调理电路模块I；输出电缆I、输入电缆和输出电缆II分别进入接线盒与外接电缆连接。输出电缆I与输出电缆II分别连接计算机，输入电缆连接正弦波振荡器。
采集明渠水流流速的数据时，通过固定板将电导式明渠水流流速传感器顺水流方向安放于水流中，由水和泥沙混合而成的两相流流体从有机玻璃外罩内流过；正弦波振荡器的信号通过两端的激励电极产生激励，在同一中心线的上游敏感器和下游敏感器分别采集两路流动噪声信号；由于流体有电导率，则上游敏感器和下游敏感器之间存在着阻抗，这样将电导率的变化转化为阻抗变化，再通过调理电路模块输入计算机进行数据处理并显示测量结果。
本实用新型的电导式明渠水流流速传感器的优点是采用两个激励电极分别对上游敏感器和下游敏感器产生激励，上游敏感器和下游敏感器采集两路流动噪声信号，通过调理电路模块输入计算机，具有体积小、安装简便、使用可靠的特点，可快速、准确、在线地测量明渠水流的流速。
本实用新型的具体结构由以下实施例及附图给出。
图1是本实用新型的电导式明渠水流流速传感器的结构示意图。
图2是本实用新型组成的测量系统示意图。
下面结合图1、图2对本发明详细说明。
图中1、激励电极，2、屏蔽电缆，3、激励电极电缆，4、屏蔽室，5、调理电路模块I，6、交流恒定电流发生器，7、输出电缆I，8、连接管，9、固定板，10、外接电缆，11、接线盒，12、输入电缆，13、输出电缆II，14、调理电路模块II，15、电极固定床，16、有机玻璃外罩，17、下游敏感器，18、上游敏感器，19、计算机，20、正弦波振荡器具体实施方式
如图1所示两个激励电极(1)分别固定在电极固定床(15)的两端，上游敏感器(18)和下游敏感器(17)分别固定在电极固定床(15)的中部，电极固定床(15)镶嵌在有机玻璃外罩(16)内，屏蔽室(4)安装在有机玻璃外罩(16)的顶部，连接管(8)下部与屏蔽室(4)连接，固定板(9)在连接管(8)的上部；两端的激励电极(1)通过激励电极电缆(3)与交流恒定电流发生器(6)连接，输入电缆(12)接入交流恒定电流发生器(6)；上游敏感器(18)通过屏蔽电缆(2)接入调理电路模块I(5)，输出电缆I(7)接入调理电路模块I(5)；下游敏感器(17)通过屏蔽电缆(2)接入调理电路模块II(14)，输出电缆II(13)接入调理电路模块I(5)；输出电缆I(7)、输入电缆(12)和输出电缆II(13)分别进入接线盒(11)与外接电缆(10)连接。
如图2所示有机玻璃外罩(16)的顶部安装屏蔽室(4)，并由连接管(8)与固定板(9)连接；输出电缆I(7)与输出电缆II(13)分别连接计算机(19)，输入电缆(12)连接于正弦波振荡器(20)。
权利要求1.电导式明渠水流流速传感器由激励电极、屏蔽电缆、激励电极电缆、屏蔽室、调理电路模块I、交流恒定电流发生器、输出电缆I、连接管、固定板、外接电缆、接线盒、输入电缆、输出电缆II、调理电路模块II、电极固定床、有机玻璃外罩、下游敏感器、上游敏感器组成，其特征是两个激励电极分别固定在电极固定床的两端，上游敏感器和下游敏感器分别固定在电极固定板的中部，电极固定床镶嵌在有机玻璃外罩内，屏蔽室安装在有机玻璃外罩的顶部，连接管下部与屏蔽室连接，固定板在连接管的上部；两端的激励电极通过激励电极电缆与交流恒定电流发生器连接，输入电缆接入交流恒定电流发生器；上游敏感器通过屏蔽电缆接入调理电路模块I，输出电缆I接入调理电路模块I；下游敏感器通过屏蔽电缆接入调理电路模块II，输出电缆II接入调理电路模块I；输出电缆I、输入电缆和输出电缆II分别进入接线盒与外接电缆连接。
专利摘要本实用新型是电导式明渠水流流速传感器，由有机玻璃外罩、屏蔽室、连接管、固定板、电极固定床、激励电极、交流恒定电流发生器、上游敏感器、下游敏感器、调理电路模块I、调理电路模块II、输出电缆I、输出电缆II等组成。采集明渠水流流速数据时，两个激励电极分别对上游敏感器和下游敏感器产生激励，上游敏感器和下游敏感器采集两路流动噪声信号，通过调理电路模块输入计算机；该传感器具有使用方便、体积小、成本低的特点，能够快速、准确、在线地测量明渠水流流速的变化，可广泛用于土壤侵蚀和水土保持中径流流速的科学研究。
文档编号G01P5/18GK2857024SQ20052009975
公开日2007年1月10日 申请日期2005年12月30日 优先权日2005年12月30日
发明者李小昱, 王为, 雷廷武, 李善军 申请人:华中农业大学