本实用新型专利技术提供用于河工/水工物理模型的自动识别液面的水位测量装置，包括液面自动识别装置和测针读数可视化装置。液面自动识别装置通过绝缘构件中的电路元件与测针以及测针筒组成精准识别系统，可有效降低不同实验者的主观平视和传统水位测针与液面接触时水面表面张力引起的误差影响，当绝缘构件上LED灯发光时，则代表测针处于与液面恰好接触的临界状态。测针读数可视化装置，主要由高精度电压量测显示装置与测针杆组成，其中测针杆为一具有固定阻值的线性电阻，通过升降测针杆来控制电压量测模块的分压大小，再通过电阻率公式和欧姆定律推导测针杆升降长度。姆定律推导测针杆升降长度。姆定律推导测针杆升降长度。
【技术实现步骤摘要】
一种用于河工/水工物理模型的自动识别液面的水位测量装置
[0001]本技术属于水位/液位测量检测装置，尤其是对河工/水工物理模型水位测针的可操作性进行了优化改进，提升测量数据的准确性，具体涉及一种适用于河工/水工物理模型实验中具备自动识别液面的水位测量装置。
技术介绍
[0002]水位是物理模型或数值模拟试验的水位验证、边界条件控制、防洪影响评价工程项目研究等重要控制/采集的物理参数。
[0003]河工/水工物理模型的水位测量仍以水位测针为主，该装置主要包括游标卡尺和测针，在安装过程中游标卡尺和测针应保持垂直向下，但市面上的水位测针无竖直校正装置，需用铅垂线等其他外置竖直校正设备调整水位测针的铅直性，无法有效准确地判断测针的当前状态。此外大型河工、水工物理模型使用一段时间，其自重以及上覆水会导致地基不均匀沉降，不同位置的测针发生不同程度的倾斜，导致物理模型测针读数与真实水位值有一定的误差。
[0004]除测针的竖直性外，测针与测针筒液面的位置识别也是水位测量的重要影响因素。常规的水位测针的液面识别依靠实验观测者平视测针针尖与液面恰好接触的临界状态的方法进行，但由于不同实验者的主观平视误差和水表面张力的影响，很难保证每个人的视差相同且准确判断测针针尖恰好处于液面上，引起测针读数误差；游标卡尺的安装高度位置、锈蚀程度以及光线的明亮程度的影响会直接导致游标卡尺读数困难，引入人为和环境变化产生的误差。物理模型比尺的存在会进一步放大上述因素的影响程度，使得物理模型测量的水位换算成原型水位与天然河道的真实水位差增大。极端情况下，测量的水位值是完全错误的，导致测量结果偏离天然实际。
[0005]河工/水工物理模型是大型水利工程建设重要的论证和研究手段，非常有必要研发设计一种用于河工/水工物理模型的可客观判断设备是否处于竖直状态、自动识别液面的水位测量装置，消除水位测针是否处于竖直状态和不同实验者水位测针是否恰好在测量液面上的判断标准不一致引入的测量数据误差，提高测量水位数据的准确性。
技术实现思路
[0006]本技术的目的旨在提供一种用于河工/水工物理模型的自动识别液面的水位测量装置，可实时判别测针是否处于竖直状态并作相应调整使测针重返竖直状态；利用电路短接的特性准确判断测针针尖在液面上的位置，建立测针的电压分压与测针读数的关系，输出数字信号，获取模型水位测针的准确水位读数。
[0007]为了实现上述技术目的，本技术采用如下技术手段：
[0008]一种用于河工/水工物理模型的自动识别液面的水位测量装置，包括：
[0009]测针杆，为合金制成材质具有固定阻值的线性电阻，顶部嵌设水准气泡，
[0010]测针套管，同轴固定套接在所述测针杆的底端，测针套管的管外壁上设有竖向布置的齿条；
[0011]微调套管，同轴套接在所述测针套管的外部，微调套管的管外壁上设有一通孔，一传动杆的一端通过所述通孔伸入微动套管与测针套管之间后通过一传动齿轮与所述齿条传动连接，传动杆位于微动套管外侧的一端连接有旋钮，通过转动旋钮使所述测针套管相对所述微调套管进行微量升降；
[0012]导电弹簧滑片，固定在所述测针套管顶部，所述测针杆侧边设有滑槽，所述导电弹簧滑片与所述滑槽紧密接触；
[0013]所述测针杆的下端依次同轴可拆卸连接有连接杆和绝缘构件，所述绝缘构件的底端设有竖向且平行布置的两根测针，分别是一根长测针和一根短测针，
[0014]所述绝缘构件内置电路原件，包括：第一直流电电源、第二固定电阻、第一开关、LED灯以及第一固定电阻，其中，
[0015]所述长测针的上端通过第一导线依次串联所述LED灯、第一固定电阻18后与所述短测针的上端连接；
[0016]所述第一直流电电源正极通过第二导线依次串联第二固定电阻、第一开关后与所述短测针的上端连接；
[0017]一测针筒，设置在两根所述测针的下端，所述长测针能够接触测针筒内的液面，所述短测针与测针筒内液面不接触；测针筒的筒壁上设有测针筒导电片，所述测针筒导电片通过第三导线与所述第一直流电电源的负极连接，构成液面自动识别装置，此时LED灯亮；
[0018]电压测量模块及电源装置，包括：第二直流电电源、电压测量模块、第三固定电阻以及第二开关，所述第二直流电电源的正极、第三固定电阻、第二开关以及电压测量模块的正极依次通过导线相接；
[0019]一第四导线，其一端与所述测针杆的顶端连接，另一端与所述电压测量模块正极相接；
[0020]一第五导线，其一端与所述测针杆的底端连接，另一端与所述第二直流电电源的负极相接，使得第二直流电电源、第二固定电阻、第二开关和整根测针杆组成一个串联电路；
[0021]一第六导线，其一端与所述导电弹簧滑片连接，另一端与所述电压测量模块的负极相接，在抽、压及微调测针杆过程中使得第二直流电电源、第二固定电阻、第二开关、电压测量模块与测针杆组成一个分压式的滑动电路，电压测量模块量测第四导线与第六导线之间电阻对应的电压值。
[0022]进一步的，所述长测针和短测针的长度相差0. 2mm。
[0023]进一步的，还包括纠偏组件，设置在所述测针杆的一侧，用于将所述测针杆调节为竖直状态，包括：
[0024]固定支架，固定在河工/水工物理模型的边墙上；
[0025]微动调节组件，设置在所述固定支架上，包括上顶板、下垫板以及连接在所述上顶板和下垫板之间的若干竖向微调单元；
[0026]所述上顶板与所述微调套管之间通过传力杆连接。
[0027]进一步的，所述电压测量模块及电源装置设置在所述上顶板上。
[0028]进一步的，所述竖向微调单元为螺杆调节组件。
[0029]进一步的，所述固定支架为L形支架，所述电压测量模块及电源装置通过角码固定在所述L形支架的短边上；
[0030]所述测针筒竖向固定在所述L形支架的长边上。
[0031]所述测针套管的管内壁上固定设有弹力簧片，弹力簧片为弯钩状，在抽压测针杆过程中能具有一定的松紧力，自然状态下将测针套管与测针杆自锁。
[0032]本技术的有益效果是：
[0033]本专利技术提供的一种用于河工/水工物理模型的可客观判断设备是否处于竖直状态、自动识别液面的水位测量装置，消除水位测针是否处于竖直状态、环境光线变化、不同实验者水位测针是否恰好在测量液面上的判断标准不一致引入的测量数据误差，提高测量水位数据的准确性，提升河工/水工物理模型边界控制条件和水位相关研究成果的可靠性。
附图说明
[0034]图1是本技术的立体结构示意图；
[0035]图2是本技术测针筒结构示意图；
[0036]图3是本技术微调套管与测针套管结构示意图；
[0037]图4是绝缘构件与测针立体结构示意图；
[0038]图5是本技术纠偏组件与电压测量模块及电源装置组装示意图
[0039]图6是绝缘构件与测针本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于河工/水工物理模型的自动识别液面的水位测量装置，其特征在于，包括：测针杆，为合金制成材质具有固定阻值的线性电阻，顶部嵌设水准气泡，测针套管，同轴固定套接在所述测针杆的底端，测针套管的管外壁上设有竖向布置的齿条；微调套管，同轴套接在所述测针套管的外部，微调套管的管外壁上设有一通孔，一传动杆的一端通过所述通孔伸入微动套管与测针套管之间后通过一传动齿轮与所述齿条传动连接，传动杆位于微动套管外侧的一端连接有旋钮，通过转动旋钮使所述测针套管相对所述微调套管进行微量升降；导电弹簧滑片，固定在所述测针套管顶部，所述测针杆侧边设有滑槽，所述导电弹簧滑片与所述滑槽紧密接触；所述测针杆的下端依次同轴可拆卸连接有连接杆和绝缘构件，所述绝缘构件的底端设有竖向且平行布置的两根测针，分别是一根长测针和一根短测针，所述绝缘构件内置电路原件，包括：第一直流电电源、第二固定电阻、第一开关、LED灯以及第一固定电阻，其中，所述长测针的上端通过第一导线依次串联所述LED灯、第一固定电阻(18)后与所述短测针的上端连接；所述第一直流电电源正极通过第二导线依次串联第二固定电阻、第一开关后与所述短测针的上端连接；一测针筒，设置在两根所述测针的下端，所述长测针能够接触测针筒内的液面，所述短测针与测针筒内液面不接触；测针筒的筒壁上设有测针筒导电片，所述测针筒导电片通过第三导线与所述第一直流电电源的负极连接，构成液面自动识别装置，此时LED灯亮；电压测量模块及电源装置，包括：第二直流电电源、电压测量模块、第三固定电阻以及第二开关，所述第二直流电电源的正极、第三固定电阻、第二开关以及电压测量模块的正极依次通过导线相接；一第四导线，其一端与所述测针杆的顶端连接，另一端与所述电压测量模块正极相接；一第五导线，其一端与所述测针杆的底端连接，另一端与所述第二直流电...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐立模，陆阿坤，林青炜，房新宇，屈一晗，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：新型
国别省市：
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