基于扭力传感器的便携式流速流量测算仪及其测算方法技术

本申请涉及一种基于扭力传感器的便携式流速流量测算仪及其测算方法，测算仪包括扭矩传感器、流速感应杆、液位传感器、仪器支架、水平泡以及流量计算与传输单元，所述扭矩传感器的感应轴通过螺栓和流速感应杆的上端正交硬连接，流速感应杆的下端悬空；所述扭矩传感器连接流量计算与传输单元，用以将流速感应杆感应的水流数据传输给流量计算与传输单元；所述仪器支架的顶部安装有指示整个支架是否处于铅直状态的水平泡；所述仪器支架内安装有液位传感器。本申请解决了浅水流速测量和低流速测量的难题，具有流速测量便捷准确的特点。具有流速测量便捷准确的特点。具有流速测量便捷准确的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于扭力传感器的便携式流速流量测算仪及其测算方法


[0001]本申请涉及流量监测领域，尤其涉及一种基于扭力传感器的便携式流速流量测算仪及其测算方法。

技术介绍

[0002]近年来国家实行最严格的水资源管理制度，在水资源分配领域，需要对水量分配实行精确计量；在国家倡导不搞大开发，共抓大保护的当下，需要对生态流量、排污口流量加强监测。这些场景一般水比较浅，且流速慢，市面流量监测仪器一般对最低水深和启动流速有要求，很难满足上述场景的监测需求。

技术实现思路

[0003]本申请实施例的目的在于提供一种基于扭力传感器的便携式流速流量测算仪及其测算方法，解决浅水流速和低流速测量技术难题，实现流速准确测量。
[0004]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0005]第一方面本申请实施例提供一种基于扭力传感器的便携式流速流量测算仪，包括扭矩传感器、流速感应杆、液位传感器、仪器支架、水平泡以及流量计算与传输单元，
[0006]所述扭矩传感器的感应轴通过螺栓和流速感应杆上端正交硬连接，流速感应杆的下端悬空；
[0007]所述扭矩传感器连接流量计算与传输单元，用以将流速感应杆感应的水流数据传输给流量计算与传输单元；
[0008]所述仪器支架的顶部安装有用以指示整个支架是否处于铅直状态的水平泡；
[0009]所述仪器支架内安装有液位传感器。
[0010]所述流速感应杆为采用钛合金材质制作而成的圆柱形，流速感应杆内部为空腔结构，流速感应杆上端固定在扭矩传感器的感应轴上，流速感应杆上端为封闭结构。
[0011]所述仪器为门框型结构，流量计算与传输单元完全密封安装在仪器支架上框的长方形腔体内。
[0012]所述液位传感器安装在仪器支架右边框的圆柱形腔体内，仪器支架下框的腔体开口且与右边框的圆柱形腔体连通，所述液位传感器的下端和仪器支架下框的腔体开口高度齐平。
[0013]所述仪器支架上框的长方形腔体的顶面安装有触摸式防水按钮开关。
[0014]所述流量计算与传输单元还配备有可充电锂电池、圆头型防水充电接口以及低功耗蓝牙接口。
[0015]所述扭矩传感器与流量计算与传输单元通过RS485总线接口方式连接。
[0016]第二方面，本申请实施例提供一种流速流量测算方法，利用如上所述的基于扭力传感器的便携式流速流量测算仪进行测算，具体步骤如下：
[0017]在待检测水域，安装好基于扭力传感器的便携式流速流量测算仪，调整流速感应
杆的姿势；
[0018]流速感应杆2在水流的作用下在扭矩传感器1的感应轴上产生扭矩；
[0019]扭矩传感器将感应到的扭矩数据传输给流量计算与传输单元；
[0020]流量计算与传输单元计算流速、流量数据并通过蓝牙传输给用户终端，实现流速、流量成果数据的存贮管理。
[0021]所述流量计算与传输单元计算流速的公式为
[0022][0023]式中水流速度v，流速感应杆浸没在水下长度h，扭矩传感器测出的扭矩M，流速感应杆的直径a，水密度ρ，流速感应杆的长度r。
[0024]所述扭矩传感器测量的是瞬时扭矩，受水力脉动现象影响，不同时刻测量的扭矩大小会有一定差异，采用多次测量取平均值的办法，以降低水力脉动造成的测量误差，即每秒采集1次扭矩，连续采集7次，去掉最大值和最小值，剩余5次采样结果取平均代入公式(1)进行计算。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0026]本申请基于扭矩传感器的便携式流速流量测算仪配备的流速感应杆可以近似接近水底，水深盲区可以忽略不计，可以测量0.05m～0.8m的水深范围，解决了当前大多数流速仪存在水深盲区，不能测量浅水流速的难题；
[0027]本申请基于扭矩传感器的便携式流速流量测算仪配备的扭矩传感器的量程为5N*m,在流速感应杆长度为1m,直径40mm时，即便是浅水，水流速度很低也具备较高的灵敏度，可以测量0.05m/s～1m/s的流速范围，解决了当前大多流速仪存在流速盲区，不能测量低流速的难题；
[0028]本申请基于扭矩传感器的便携式流速流量测算仪配备有水平泡，测量时可以辅助消除流速感应杆自身重力因素产生的测量误差，现场调整测流感应杆的姿势，确保流速测量值准确。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0030]图1是本专利技术测算仪整体结构示意图；
[0031]图2是本专利技术测算仪测算原理示意图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被
定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0033]术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0034]如图1和图2，本专利技术提供了一种基于扭力传感器的便携式流速流量测算仪，包括扭矩传感器1、流速感应杆2、液位传感器3、仪器支架4、水平泡5以及流量计算与传输单元6，
[0035]所述扭矩传感器1的感应轴通过螺栓和流速感应杆2的上端连接，流速感应杆2的下端悬空；
[0036]所述扭矩传感器1连接流量计算与传输单元6，用以将流速感应杆2感应的水流数据传输给流量计算与传输单元6；
[0037]所述仪器支架4的顶部安装有用以指示整个支架是否处于铅直状态的水平泡5；
[0038]所述仪器支架4内安装有液位传感器3。
[0039]所述流速感应杆2为采用钛合金材质制作而成的圆柱形，流速感应杆2内部为空腔结构，流速感应杆2上端固定在扭矩传感器1的感应轴上，流速感应杆2上端为封闭结构。本申请的测算仪配备长度一样但外径分别为20mm和40mm两个不同的感应杆，分别适应不同流速场景。
[0040]所述仪器支架4为门框型支架，流量计算与传输单元6完全密封安装在门型仪器支架上框的长方形腔体内。即便整个测算仪浸没在水中也不会导致短路而毁坏。
[0041]所述液位传感器3安装在仪器支架4右边框的圆柱形腔体内，仪器支架4下边框的腔体开口且与右边框的圆柱形腔体连通，所述液位传感器3的下端高度和仪器支架4下框的腔体开口高度齐平，液位传感器3通过螺丝钳位固定在仪器支本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于扭力传感器的便携式流速流量测算仪，其特征在于，包括扭矩传感器、流速感应杆、液位传感器、仪器支架、水平泡以及流量计算与传输单元，所述扭矩传感器固定在仪器支架上端的横梁末端，流速感应杆上端和扭矩传感器感应轴通过螺栓正交硬连接，流速感应杆下端悬空；所述扭矩传感器输出接口连接流量计算与传输单元，用以将流速感应杆感应的水流数据传输给流量计算与传输单元；所述仪器支架的顶部安装有用以指示整个支架是否处于铅直状态的水平泡；所述仪器支架内安装有液位传感器3。2.根据权利1所述的一种基于扭力传感器的便携式流速流量测算仪，其特征在于，所述流速感应杆为采用钛合金材质制作而成的圆柱形，流速感应杆内部为空腔结构，流速感应杆上端固定在扭矩传感器的感应轴上，流速感应杆上端为封闭结构。3.根据权利1所述的一种基于扭力传感器的便携式流速流量测算仪，其特征在于，所述仪器为门框型结构，流量计算与传输单元完全密封安装在上边框的长方形腔体内。4.根据权利3所述的一种基于扭力传感器的便携式流速流量测算仪，其特征在于，所述液位传感器安装在仪器支架的圆柱形腔体内，仪器支架下框的腔体开口且与竖框的圆柱形腔体连通，所述液位传感器的下端和仪器支架下框的腔体开口高度齐平。5.根据权利3所述的一种基于扭力传感器的便携式流速流量测算仪，其特征在于，所述仪器支架上框的长方形腔体的顶面安装有触摸式防水按钮开关。6.根据权利1
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5任一所述的一种基于扭力传感器的便...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国学，王巧丽，冯能操，毕宏伟，陈卫，鲁青，李然，龙少颖，黄华，
申请(专利权)人：长江水利委员会水文局，
类型：发明
国别省市：