水位测量计的制作方法

本实用新型属于水位测量领域，具体涉及一种为克服实验室水槽波动液面有模拟挺水植物造成视觉盲区而对现有的水位测量工具进行改良的水位测量计，此种水位测量计特别适用于实验室植被区水流液面多点处的高程测量。

背景技术：

在水体生态环境模拟和水土保持等研究领域，通常需要进行实验室水槽模拟实验，这是一种研究含有植被明渠水力要素的常用方法之一，进而通过此实验分析污染物在湿地的弥散过程，此时需要准确测量流经植被的水深值和“植物”阻流引起变化的水面线——用精度0.01mm的水位千分尺，在水面宽1/4B、1/2B、3/4B处测点高程。在此试验中，通常是在植被区标记5个等距断面，分别进行测量，连接成水面线。

在上述实验中，现有的水位千分尺测量含有模拟植被的水流时，通常存在以下缺点：

1．模拟植被为疏透结构，导致千分尺的探针针尖与水面的接触点可能位于盲区；

2．由于水体植被边界层的存在，导致自由液面不均匀分布，虽有稳流栅，但由于水体植被边界层的存在，导致自由液面高程不均匀分布，难以准确测量实际水位；

3．垂直于流动方向的水位分布不均匀，导致需设的测点较多，多次读数易造成视疲劳，影响液面判断与读数的准确性。

因此，本领域技术人员期待提供一种水位测量计，以期能够放大探针与水面接触的可观测效应，提高测量准确性与测量效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种水位测量计，以期能够放大探针与水面接触的可观测效应，提高测量准确性与测量效率。已经出人意料的发现，通过采用本实用新型设计的水位测量计，其能够克服实验室水槽波动液面有模拟挺水植物时造成视觉盲区的困难，此种水位测量计特别适用于实验室植被区水流液面多点处的高程测量，并且该水位测量计能够放大探针与水面接触的可观测效应，提高测量准确性与测量效率。

本实用新型的水位测量计是在现有的便携式通用水位测量计的基础上所作的改进，结合各附图进行说明，首先结合图1和图2，具体地说，本实用新型涉及的水位测量计(其是利用精密螺纹原理测长的千分尺，特别适用于实验室水槽波动液面的水位测量)，包括：

带刻度固定板，其使千分尺保持在竖直测量方向、并能在水面上方不同位置移动；

精密螺钮，其用转动角度来实现微小位移，测量结果的小数部分从微分筒圆周上的50个等分刻度读出；

计数标尺，其与精密螺钮配合使用，以计量待测液面的水位高程；

水位探针，其以可上下移动的方式设置于计数标尺和精密螺钮下方，用以下探至待测液面，从而配合计数标尺和精密螺钮以计量水位的相对高程；

其特征在于，所述水位探针为一空心管，该空心管内腔的上端设置一向下照射的光源，该空心管内腔的下端设置一凸透镜。

根据本实用新型的水位测量计，其特征在于，所述精密螺钮每转动一圈，即沿轴线移动一个螺距，从固定套管上的刻度读出转动的整圈数。

根据本实用新型的水位测量计，其特征在于，在进行水位测量时，水位探针的下端与待测液面恰好接触时即为相对高程读取点。

根据本实用新型的水位测量计，其特征在于，在进行水位测量时，所述水位探针的下端与待测液面恰好接触，是指如下A、B两种状态的过渡过程：

A)从水位探针的空心管内照射出的光线在待测液的液面呈现明显的粼粼波光；

B)从水位探针的空心管内照射出的光线以稳定的光柱形式向待测液面下并在待测液内照射。

根据本实用新型的水位测量计，其特征在于，该水位测量计还与支撑板配合使用，该支撑板用以将所述水位测量计固定于水槽上。

根据本实用新型的水位测量计，其特征在于，所述光源是LED灯。

根据本实用新型的水位测量计，其特征在于，所述光源是微型LED灯珠。

在本实用新型中，所述光源和凸透镜当然地设置于所述空心管的内腔。

本实用新型的水位测量计是一种对现有的水位测量工具进行改良的水位测量计，其能够有效地克服模拟挺水植物对实验室水槽液面观测造成的视觉盲区，此种水位测量计特别适用于实验室植被区水流液面多点处的高程测量。

特别地，本实用新型的水位测量计可以有效地用于水土保持研究和实践中，进行实验室水槽模拟实验，这种试验涉及含有植被明渠水力要素，能够分析污染物在湿地的弥散过程，此时能够有效且高效地测量因“植物”阻流引起变化的水面线，借助本实用新型的水位测量计，能够放大水位测量探针与水面接触的可观测效应，提高测量准确性与测量效率。

附图说明

图1是本实用新型水位测量计的结构示意图。

图2是本实用新型水位测量计的水位探针的结构示意图。

具体实施方式

通过下面的实施例可以对本实用新型进行进一步的描述，然而，本实用新型的范围并不限于下述实施例。本领域的专业人员能够理解，在不背离本实用新型的精神和范围的前提下，可以对本实用新型进行各种变化和修饰。本实用新型对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述。虽然为实现本实用新型目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本实用新型仍然在此作尽可能详细描述。

下面参照附图详细描述本实用新型的各种实施方案。

图1示意性的描绘了本实用新型的水位测量计1的结构，图2示意性的描绘了本实用新型水位测量计的水位探针的结构。本实用新型的水位测量计1是利用精密螺纹原理测长的千分尺，特别适用于实验室植被区水流液面多点处的高程测量。该水位测量计1包括：

带刻度固定板2，其使千分尺保持在竖直测量方向、并能在水面上方不同位置移动；

精密螺钮3，其用转动角度来实现微小位移，测量结果的小数部分从微分筒圆周上的50个等分刻度读出；

计数标尺4，其与精密螺钮3配合使用，以计量待测液面的水位高程；

水位探针5，其以可上下移动的方式设置于计数标尺4和精密螺钮3下方，用以下探至待测液面，从而配合计数标尺4和精密螺钮3以计量水位的相对高程；

其特征在于，所述水位探针5为一空心管51，该空心管51内腔的上端设置一向下照射的光源52，该空心管51内腔的下端设置一凸透镜53。

在本实用新型水位测量计1的一个实施方案中，所述精密螺钮3每转动一圈，即沿轴线移动一个螺距，从固定套管上的刻度读出转动的整圈数。

在本实用新型水位测量计1的一个实施方案中，在进行水位测量时，水位探针5的下端与待测液面恰好接触时即为相对高程读取点。

在本实用新型水位测量计1的一个实施方案中，在进行水位测量时，所述水位探针5的下端与待测液面恰好接触，是指如下A、B两种状态的过渡过程：

A)从水位探针5的空心管51内照射出的光线在待测液的液面呈现明显的粼粼波光；

B)从水位探针5的空心管51内照射出的光线以稳定的光柱形式向待测液面下并在待测液内照射。

在本实用新型水位测量计1的一个实施方案中，所述水位测量计1还与支撑板6配合使用，该支撑板6用以将所述水位测量计1固定于水槽上。

下面对本实用新型的水位测量计作进一步的描述。

本实用新型的水位测量计能够克服实验室水槽波动液面的水位测量时疏透植被遮挡的视线盲区，使千分尺的探针与水面是否接触更易于确定。

根据本实用新型的水位测量计，其中水位探针5的空心管51内部的光源52可以是LED灯，特别优选的是微型LED灯珠。在进行水位测量时，从该光源52射出的光束竖直朝下出射，“针头未接触水面”和“针头完全浸入水面”时的光现象截然不同且均极易观测，两个状态的过渡区间高程几乎相同，可以容易地在其中取一高度作为该位置的点高程。

另外，通过在水位探针5空心管51内部的下端口安装凸透镜53，能够使得点光源的发散光汇聚为一束较强的平行光。使用时，光沿探针针头方向，朝竖直向下射向水流表面的高程测点。当水位探针5下端(即针头)完全未接触水面时，由于水流波动，液面相对水平方向为随机的倾斜面，与光形成小于90度的夹角，故从空心管5内射出的光会被波动的液面向不同方向反射，可见明显的粼粼波光；部分折射入水，出射光较弱。当水位探针5下端完全探入水面以下时，光未经分界面的反射与折射，直接向水中出射，产生竖直向下的稳定的较强光柱。

上述针头未接触水面和针头完全浸入水面，两种情形的光的路径差别十分显著且均极易观测，即使由于植被存在而遮挡观测视角时也是极易观测的。特别是，实验室的亮度越低，现象越明显。两个状态间的过渡区（水流间断地触碰探针，忽明忽暗）高程跨度非常小，观测者可以根据实际情况在这小区间内取一高度作为该位置的点高程。使用本水位测量计能够有效降低凭裸眼猜测造成的偏差，同时在数据样本容量大时能有效提高实验效率，减缓用眼疲劳。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，当提及时，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，当提及时，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，当提及时，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，当提及时，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。