[发明专利]一种适用于液体表面流速的测定装置及方法

说明书

本发明公开了一种适用于液体表面流速的测定装置及方法，所述的测定装置包括运动轨迹限制机构、角位移检测装置（2）、始终浮于液体表面且可随液体流动而自转的浮轮（1）、配重块（5），角位移检测装置（2）设于所述运动轨迹限制机构上，浮轮（1）在转动过程中轴向平行于液面且垂直于液体流动方向，浮轮（1）的浸入深度为X，且0.02R<X<0.4R，其中浮轮（1）的半径为R，运动轨迹限制机构的一端与浮轮（1）的转轴相连，另一端与液体表面上方的固定物（4）相连，配重块（5）与运动轨迹限制机构连接为一体。本发明通过始终浮于液体表面且可随液体流动而自转的浮轮在转动过程中轴向平行于液面且垂直于液体流动方向，不易缠绕水草等杂物，实现连续自动监测。

技术领域

本发明涉及一种流速测量领域，特别是涉及一种适用于液体表面流速的测定装置及方法。

背景技术

流速计又称“流速仪”，是一种用以测量管路或渠道中流体速度的仪表。测定流速后，再乘以流体截面换算成流量，因而也用于间接测量流量。有测速管、孔流速计、测速喷嘴和文臣里流速计等。

目前，测量非满管道及明渠中液体流速的方法为旋浆式流速仪，旋桨式流速仪主要由旋桨、身架和尾翼三部分组成，旋桨内装有讯号触点和轴承转轴等，能够利用水流动力推动转子旋转，根据转动速度推求流速，其使用方法是将流速仪通过手持测杆或水文缆道悬吊铅鱼等装置浸入液体中，通过测量旋浆的转速，结合水力螺距、仪器常数计算得到液体流速。当液体中存在杂草、淤泥时容易造成旋浆的缠绕堵塞，因此一般不适合连续自动监测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于液体表面流速的测定装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种适用于液体表面流速的测定装置包括运动轨迹限制机构、角位移检测装置、始终浮于液体表面且可随液体流动而自转的浮轮、配重块，所述角位移检测装置设于所述运动轨迹限制机构上，浮轮在转动过程中轴向平行于液面且垂直于液体流动方向，浮轮的浸入深度为X，且0.02R&lt;X&lt;0.4R，其中浮轮的半径为R，运动轨迹限制机构限制浮轮沿一条固定的轨迹随液位的改变而升降，运动轨迹限制机构的一端与浮轮的转轴相连，另一端与液体表面上方的固定物相连，所述配重块与所述运动轨迹限制机构连接为一体。

所述浮轮的运动轨迹为直线或弧线。

所述运动轨迹限制机构包括连杆，所述连杆与所述固定物活动相连，所述配重块与所述固定物、连杆连接为一体。

所述的运动轨迹限制机构还包括连杆稳定装置，所述连杆稳定装置设于液体表面上方的固定物上。

所述的连杆稳定装置由多个定滑轮组组成，连杆穿插过成组定滑轮之间的间隙。

所述的运动轨迹限制机构包括滑轨和连杆，连杆的一端安装有多只直线轴承，所述直线轴承与滑轨滑动相连，所述连杆通过配重拉线与所述配重块相连，所述滑轨固定于液面上方。

所述的一种适用于液体表面流速的测定装置还包括液位检测装置，所述液位检测装置设于所述运动轨迹限制机构上。

所述浮轮为旋成体。

所述固定物为万向节。

液体表面实际流速V的计算公式为：V = Y- YX₀/Z + aY³X₀/Z - bY³X₀/Z² + c①，其中，V为通过所述的测定装置测量的表面流速，c为仪表参数，Z表示液体深度，X₀为浮轮的静态浸入深度，Y表示浮轮下缘流速，a为上抬效应修正系数，b为浅水效应修正系数；

液体表面实际流速V的测量方法包括如下步骤：