一种流线型压差测流装置的制作方法

本发明涉及一种流线型压差测流装置，属于中小型河流测流或实验用测流技术领域。

背景技术：

当前中小型河流流量难以测量，容易导致水文数据缺失，或数据可靠性较差等，而且目前各类测流仪器大部分具有适应性较差，测量误差较大，实际操作不便等缺陷。如流量传感器，易受附着的粘性物或沉淀物影响，带来测量误差，电极上污垢物达到一定厚度，可能导致仪表无法测量等；铅鱼测速仪等，虽然实用性较好，但需要依靠经验系数调整，误差具有较大的不确定性，而且由于重量及体积较大，对中小流域并不适用。激光、雷达测速仪等，虽然能得到较好的结果，但其价格甚高，大量或大范围应用的可能性不大且不实际。目前中小型河流的水文观测迫切需要一种精确度高，容易测量，适应性及实用性强，价格较低的便携式测流器。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种使用方便、测量精度高以及成本低廉的流线型压差测流装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种流线型压差测流装置，包括若干测流器、连接杆以及数据采集器，若干所述测流器依次分布在所述连接杆上，所述数据采集器用于采集所述测流器数据，所述测流器包括中空外管、中空进水内管、中空出水内管、内管柱形压力传感器、头部、尾部以及平衡翼，所述头部以及所述尾部分别用于连接所述中空进水内管/所述中空出水内管与所述中空外管形成封闭管道，所述内管柱形压力传感器两侧分别与所述中空进水内管/所述中空出水内管紧密连接，且与所述中空进水内管以及所述中空出水内管直径、厚度相等，所述中空外管尾部侧壁垂直于所述中空进水内管进水方向设有对称的侧向进水口，所述平衡翼用于调节所述测流管中所述中空进水内管进水方向与水流方向平行。

进一步的，所述连接杆为可调节中空收缩杆，其内部作为所述测流器数据连接通道。

进一步的，所述测流器为3个或5个，分别对应安装在所述连接杆伸缩节上。

进一步的，还包括隔泥板，用于安装在所述连接杆底部。

进一步的，所述头部为子弹头型，所述尾部为流水型。

进一步的，所述平衡翼为对称分布在所述测流器尾部的翼形板，垂直于所述侧向进水口方向。

本发明所达到的有益效果：本发明是基于动、静水压差原理，建立流速与压差的数学关系，从而利用压力传感器测量其压差得到准确的流速流量值。本发明装置适用于中小河流断面的流量测量，该装置原理严谨，函数相关性严密，精度高，结构简单，易于操作，制作成本低且能缩小方便携带，避免了目前测流器的成本高、精度对经验系数的依赖，使用不便等缺点，可在水文测量和实验测验中广泛应用。

附图说明

图1是实施例中结构示意图；

图2是实施例中测流器结构示意图；

图3是实施例中测流器原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种流线型压差测流装置，包括3个测流器、隔泥板7、中空可伸缩连接杆6以及位于伸缩杆顶部的数据采集器1，3个测流器依次分布在连接杆伸缩节上，采用非刚性连接，其数据连接线通过伸缩杆6内部空腔与数据采集器1连接，用于传输采集数据，测流器包括中空外管4、中空进水内管3、中空出水内管9、内管柱形压力传感器5、子弹头型头部2、流水型尾部10以及平衡翼8，头部2以及尾部10分别用于连接中空进水内管3/中空出水内管9与中空外管4形成封闭管道，可以保持测流器外侧的水流状态不受仪器外部形状干扰，内管圆柱形压力传感器5两侧分别与中空进水内管3/中空出水内管9紧密连接，且与中空进水内管3以及中空出水内管9直径、厚度相等，中空外管4尾部侧壁垂直于中空外管水平方向上设有对称的侧向进水口11，可以减小侧向进水水流对静水压的影响，平衡翼8为对称分布在测流器尾部的翼形板，垂直于侧向进水口方向，可用于调节测流管中中空进水内管进水方向与水流方向平行，隔泥板7安装在连接杆6底部。

本发明主要应用于中小河流及实验测验，用户使用本装置时首先需要根据河流的大小确定计算流量的方式，如流量较小或水深较浅的河流一般使用“三点法”。调节可伸缩的连接杆6，将三个测流器位置依次伸缩至相对水深0.2、0.6、0.8处，将整个仪器垂直插入指定河流断面的水中测量，待观测点测完后，可直接从位于连接杆6顶部的数据采集器中导出数据或取走存储盘后带回室内再读取数据，不使用时，经连接杆6依次收缩进行收纳。

本装置使用原理如下：

当仪器插入水中后，水从中空进水管3管口和侧向进水口11分别进入测流器，在平衡翼8的调节下，测流器在水中达到稳定状态。此时，在压力传感器5断面处，如图2所示，由中空进水管管口(进口1)处进入的水具有动水压强，由侧向进水口(进口2)处侧向进入的水稳定后具有静水压强，由于两者具有压差而使得压力传感器的圆柱形压力片发生形变。

压力传感器处ⅱ-ⅱ断面压力分析，如图3所示，其内侧承受动水压力，而外侧为静水压力。

由压力平衡得，

p内＝p外+δp压(1)

即

对进水管口的ⅰ-ⅰ断面与压力传感器处ⅱ-ⅱ断面，由伯努利方程得，

其中，

综上各式可得，

式中，α为流速系数；ε为局部水头损失系数；λ为沿程水头损失系数；δp为压力传感器的压差值。水流的流速值与压力传感器的单宽压力δp呈正相关。即随着流速的增长，压力传感器承受的压力越大。因此，通过压力传感器测量出其变形量，将能推算出测量点的流速值。

测量精度则可以根据实际需要，确定流线型压差传感器主体部分的个数及其间距，通过“三点法”(或“五点法”)推算出整个河流断面的流量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。