[发明专利]一种适用于非满管流量高精度测量系统

说明书

技术领域

本发明一种适用于非满管流量高精度测量系统,用于测量岩土工程、农田水利、水文水资源等领域管道内液体没有充满管道截面时的流量。

背景技术

流量测量现在广泛使用的是流量计，流量计多种多样，可分为有转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计等。诸多流量计都要求管道内液体充满管道截面，通过不同的方法得出液体通过流量计时的流量大小。然而在一些特定条件下，液体流量波动较大，管道内会出现非满管的状况。

非满管是指管道内液体没有充满管道截面的状态，管道流体呈非满管流状态。根据水力学理论，非满管流具有自由表面液面，自由液面上相对压强为零，故又称为无压流。在实际中，大口径非满管道内的液体流量变化很大，液体有时充满管道，有时充不满管道，并且管道的截面尺寸、底坡、粗糙率等因素的变化，都可引起过水断面、液位、流速等一系列的相应变化。因而，非满管流与满管流相比，流体流动规律存在很大的不同。为了实现非满管流流量的测量，必须对流量计有新的要求。如今市场上存在一些可以测量非满管流量的流量计，它们是在原流量计的基础上增加管道内液位测量的装置，再结合管道其他参数，得出非满管时流量，经过改进后的流量计结构变得复杂。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于非满管流量高精度测量系统，结构简单、制作成本低、数据采集精准快速，采集间隔短；可根据不同采集卡采样频率，采集间隔可以为秒甚至毫秒，而且使用方便。

本发明采取的技术方案为：

一种适用于非满管流量高精度测量系统，包括第一计量盒、第二计量盒，每一个计量盒由有机玻璃制成，分盒体和顶盖两部分，顶盖开设有通气孔，所述盒体上、下各开有一个孔，上孔安装第一电磁阀，第一电磁阀作进水阀；下孔安装第二电磁阀，第二电磁阀作排水阀。所述盒体底部通过接孔安装有差压变送器，差压变送器连接数据采集卡，数据采集卡连接PC机。

所述下孔的下边缘高于差压变送器的接孔的上边缘。

所述通气孔外接弯管。

所述数据采集卡为研华PCI-1716数字采集卡。

本发明一种适用于非满管流量高精度测量系统，能按设定的时间间隔自动采集数据，取代了传统试验中长时间频繁观测记录数据的人工劳动。该系统充分发挥了差压变送器采集数据精确快速和PC机处理数据准确高效的特性，能对数据快速采集同时实时在线快速分析处理，做到数据采集与处理的自动化、准确化、高速化，大大地提高工作效率。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种适用于非满管流量高精度测量系统，包括第一计量盒A、第二计量盒B，每一个计量盒由有机玻璃制成，分盒体5和顶盖2两部分，顶盖2开设有通气孔1，所述盒体5上、下各开有一个孔，上孔3安装第一电磁阀，第一电磁阀作进水阀；下孔3’安装第二电磁阀，第二电磁阀作排水阀。所述盒体5底部通过接孔安装有差压变送器4，差压变送器4连接数据采集卡，数据采集卡连接PC机。

为了同时满足测量和排水的需要，所述下孔3’的下边缘高于差压变送器4的接孔的上边缘。所述通气孔1外接弯管，起到保护作用。

数据的采集主要通过由每一个计量盒的盒体5底部的差压变送器4采集模拟信号，并发送到数据采集卡，数据采集卡采用研华PCI-1716数字采集卡，采集卡主要是捕获外界光电、视频、音频等模拟信号并将其数字化导入PC机，进行数字处理的捕获设备。采集卡将捕捉到的模拟信号导入到PC机中。再通过现有的、成熟的、广泛应用的LabVIEW软件，将模拟信号转化为需要的数据信息：流量，同时在设计的可视界面上显示并保存下来。

本发明系统共使用4个电磁阀：2个进水阀，2个排水阀。阀门控制分为两部分：其一为手动控制，PC机上显示每一个电磁阀开闭情况，也可以通过PC机控制电磁阀开关，实现计量盒清空、校验等工作。其二为系统运行过程电磁阀的自动控制。

运行流程：输入采样间隔，系统将开始运行，并对流量数据按设定采样时间间隔实时记录保存。系统开始运行时，第一计量盒A上端进水阀开启，其余阀门均关闭，第一计量盒A开始蓄水，同时将差压变送器4传递的模拟量信号转化为流量记录下来。当第一计量盒A液位达到一定值时，程序自动控制进水阀关闭，待关闭完全后排水阀、第二计量盒B上进水阀开启，同时排水阀保持关闭状态；第一计量盒A开始排水，第二计量盒B开始蓄水，将差压变送器传递的模拟量信号转化为流量记录下来。当第二计量盒B液位达到一定值时，程序重复上述过程，使第一计量盒A、第二计量盒B往复交替蓄水、排水，系统实现对经过流量计的液体的流量进行测量。