[发明专利]具有自动追踪垂线平均流速的旋桨流速仪

说明书

技术领域

本发明涉及水流垂线平均流速测量，实时测量水深数据，调节旋桨流速仪的支杆长度，使旋桨流速仪运动至垂线平均流速测量点位置，实现自动追踪垂线平均流速测量。

背景技术

流速是确定水流运动特性的基本参量之一，对于大型河工模型或潮汐模型试验，需要进行大量流速测量，目前一般采用旋桨流速仪进行测量，为反映垂线平均流速，旋桨流速仪布置在距离底部0.6倍水深处，该处水流流速等于垂线平均流速。试验中，由于工况或水流条件的变化导致水深变化，使旋桨不再位于距离底部0.6倍水深处，测量数据无实际意义。为此，需要重新布置旋桨流速仪，如采用人工方式，即费时费力，又难以满足测量精度要求，本发明提供了一自动根据水深的变化调整旋桨布置位置，实现自动移动至0.6倍水深处，大幅提高了垂线平均流速测量精度和模型试验的自动化水平。

发明内容

本发明公布了一种具有自动追踪垂线平均流速的旋桨流速仪，微型直流伺服电机通过联筒器带动转筒沿固定在旋桨流速仪支杆中的丝杆转动，实现旋桨流速仪支杆伸长或缩短，使旋桨运动至距离底部0.6倍水深位置处，满足垂线平均流速测量需要，实现自动追踪垂线平均流速。本发明解决了常规微型旋桨旋桨流速仪使用固定支杆，在试验工况或水流条件变化导致水深变化时，利用人工方式进行调节费时费力又难以满足测量精度要求等问题，实现了自动追踪垂线平均流速测量点，大幅提高了测量精度和自动化水平。

具有自动追踪垂线平均流速的旋桨流速仪，包括单板机、微型直流伺服电机、联筒器、转筒、丝杆、滑筒、发射光纤、接收光纤，压力传感器和微型旋桨。微型直流伺服电机通过联筒器与转筒相连，微型直流伺服电机正转或反转带动转筒沿丝杆相应正转或反转，实现微型旋桨沿滑筒上升或下降。

压力传感器获得水深数据，当水深数据变化后，压力传感器将水深数据传输给单板机、，经单板机分析水深上升量或下降量，并调制信号给微型直流伺服电机，让微型直流伺服电机正转或反转，控制微型旋桨运动至垂线平均流速点，完成垂线垂线平均流速的自动追踪。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：实现了自动调整旋桨布置位置，保证了旋桨位于距离底部0.6倍水深处，大幅提高了垂线平均流速测量精度和模型试验的自动化水平；

附图说明

图1具有自动追踪垂线平均流速的旋桨流速仪装置图

图2自动调整旋桨流速仪支杆原理图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

如图1所示，具有自动追踪垂线平均流速的旋桨流速仪，包括单板机1、微型直流伺服电机2、联筒器3、转筒4、丝杆5、滑筒6、发射光纤7、接收光纤8，压力传感器9和微型旋桨10。微型直流伺服电机2通过联筒器3与转筒4相连，微型直流伺服电机2正转或反转带动转筒4沿丝杆5相应正转或反转，实现微型旋桨10沿滑筒6上升或下降。

压力传感器9获得水深数据，当水深数据变化后，压力传感器9将水深数据传输给单板机1、，经单板机1分析水深上升量或下降量，并调制信号给微型直流伺服电机2，让微型直流伺服电机2正转或反转，控制微型旋桨10运动至垂线平均流速点，完成垂线垂线平均流速的自动追踪。

如图2所示，初始安装旋桨流速仪时，微型旋桨10中心线至底部距离为h₀，压力传感器9距离微型旋桨10中心线距离为H，此时压力传感器测得水深数据为P₀，则当前总水深为：

h＝h₀+H+P₀

由于实验工况或水流条件导致水深变化此时压力传感器测得水深数据为P₁，则变化后的总水深为：

h′＝h₀+H+P₁

此时垂线平均流速测量点距离变化量为：

Δh＝(h₀+H+P₁)*0.6-h₀＝0.6H+0.6P₁-0.4h₀

已知丝杆导程为l，则电机旋转的角度为：

θ＝Δh/l

当θ＞0，则电机正转，正转角度为θ；

当θ＝0，则电机不需旋转；

当θ＜0，则电机反转，反转角度为θ；

压力传感器9的将数据传输给单板机，由单板机按上述公式计算后得出直流伺服电机旋转角度θ，并控制电机进行相应角度的转动，从而实现对垂线平均流速测量点的追踪。

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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。