[发明专利]一种升降式三维流速计标定水槽及其标定流速的方法

权利要求书

1.一种使用升降式三维流速计标定水槽标定流速的方法，其特征在于，所述升降式三维流速计标定水槽包括蓄水箱（2）、支撑平台（3）和高位水槽，所述高位水槽包括上游水槽（6）和下游水槽（31），上游水槽（6）和下游水槽（31）通过射流管嘴（17）相连通，所述射流管嘴（17）可拆卸式固定于上游水槽（6）侧壁；

所述蓄水箱（2）箱体底部安装有若干水槽支撑脚（1），若干所述水槽支撑脚（1）用于稳定蓄水箱（2）保持水平状态；蓄水箱（2）内设有水泵（38），所述水泵（38）通过供水管道（34）与上游水槽（6）开设的进水孔相连通，所述供水管道（34）上设有调节阀（37）和流量计（35）；所述蓄水箱（2）顶部安装支撑平台（3），沿支撑平台（3）的长度方向上设有坡度调节装置，所述坡度调节装置上安装高位水槽；

所述上游水槽（6）包括上游水位调节板（7）、上游稳流消波装置、上游导轨（8）和上游水位测量装置；在上游水槽（6）中沿水流方向依次设置上游水位调节板（7）、上游稳流消波装置和上游水位测量装置，所述进水孔位于上游水位调节板（7）和上游稳流消波装置之间；所述上游导轨（8）安装于上游水槽（6）顶部，用于连接固定上游稳流消波装置和上游水位测量装置；所述上游水位调节板（7）的板面与水流方向垂直，上游水位调节板（7）的两个侧边分别与上游水槽（6）的两个侧壁封闭连接，上游水位调节板（7）的底边与上游水槽（6）的底板封闭连接，上游水位调节板（7）的顶端与上游导轨（8）留有水流通道；在上游水槽（6）上开设有溢流口，溢流口通过溢流管道（33）与蓄水箱（2）连通，所述溢流口在上游水位调节板（7）远离进水孔的一侧；

所述下游水槽（31）包括待标定流速计（21）、下游稳流消波装置、下游导轨（30）、下游水位调节板（32）和下游水位测量装置；在下游水槽（31）中沿水流方向依次设置待标定流速计（21）、下游稳流消波装置、下游水位测量装置和下游水位调节板（32）；所述下游导轨（30）安装于下游水槽（31）顶部，用于连接固定待标定流速计（21）、下游稳流消波装置和下游水位测量装置；

所述待标定流速计（21）的上部安装有三坐标定位装置（20）用于定位待标定流速计（21）；待标定流速计（21）与下游稳流消波装置之间还设有激光定位组件，所述激光定位组件包括第一激光发射器（18）和第二激光发射器（22），第一激光发射器（18）和第二激光发射器（22）均能在下游导轨（30）上移动调节位置，所述第一激光发射器（18）发出的激光垂直向下，所述第二激光发射器（22）包括上下位置可调节的上激光发射端和下激光发射端，上激光发射端和下激光发射端发出的激光角度可调节；所述下游水位调节板（32）的板面与水流方向垂直，下游水位调节板（32）的两个侧边分别与下游水槽（31）的两个侧壁封闭连接，下游水位调节板（32）的底边与下游水槽（31）的底板封闭连接，下游水位调节板（32）的顶端与下游导轨（30）留有水流通道；在下游水槽（31）开设有回流口，回流口通过回流管道（41）与蓄水箱（2）连通，所述回流口在下游水位调节板（32）远离下游稳流消波装置的一侧；

所述上游稳流消波装置和下游稳流消波装置的结构相同，均包括竖向稳流板（14）、横向稳流板（11）、消波板（10）、上梁（13）和底梁（15）；所述上梁（13）置于所在水槽的顶部，并与所在水槽的导轨通过固定件（12）连接固定；所述底梁（15）置于所在水槽的底部，并与的底板通过防滑吸盘连接固定；所述竖向稳流板（14）均有多块，沿所在水槽进水断面中横向间隔分布，每块竖向稳流板（14）上端用紧固件与上梁（13）固定连接，下端固定于底梁（15）；每块竖向稳流板（14）板面上设有若干个位于不同高度的内嵌滑槽；所述横向稳流板（11）有多块，沿所在水槽的进水断面中纵向间隔分布，每块横向稳流板（11）两端置于相邻两竖向稳流板（14）间等高程的内嵌滑槽内，并设置锁定器加强横向稳流板（11）与竖向稳流板（14）的连接固定；相邻两横向稳流板（11）与其两侧内嵌滑槽所在的两竖向稳流板（14）之间形成可供水流流通的孔道；所述消波板（10）通过弹性固件（9）与上梁（13）悬挂连接，且消波板（10）底部平整并横跨整个进水断面；

所述标定流速的方法包括如下步骤：

水流从蓄水箱（2）中通过水泵（38）和供水管道（34）进入上游水槽（6），通过调节上游水位调节板（7）调节上游水槽（6）的水位高度，多余的水流通过溢流管道（33）溢流回蓄水箱（2）中；水流经过上游稳流消波装置的稳流作用后，通过上游水位测量装置测量上游水槽（6）的水位高度，随后水流通过射流管嘴（17）呈管嘴射流状态进入下游水槽（31）；在下游水槽（31）中，通过激光定位组件使待标定流速计（21）置于射流核心区测量水流流速，随后水流通过下游稳流消波装置的稳流作用后，通过下游水位测量装置测量下游水槽（31）的水位高度；下游水槽（31）的水位高度通过下游水位调节板（32）进行调节，多余的水流通过回流管道（41）回流进入蓄水箱（2）中；

在标定过程中，通过坡度调节装置调节高位水槽的坡度以控制水流速度至目标值，然后根据上游水槽（6）和下游水槽（31）的水位差H计算出射流管嘴（17）处的理论流速，基于理论流速对待标定流速计测量得到实际的水流速度进行标定；

所述通过激光定位组件使待标定流速计（21）置于射流核心区的方法为：

第一激光发射器（18）与射流管嘴（17）之间的水平距离L₀通过公式（1）计算得出：

其中r₀为射流管嘴半径；

调节所述第二激光发射器（22）的上激光发射端，使上激光发射端发出的激光照射到射流管嘴（17）的出水口下端；调节所述第二激光发射器（22）的下激光发射端，使下激光发射端发出的激光照射到射流管嘴（17）的出水口上端；调节第二激光发射器（22）的位置使上激光发射端和下激光发射端发出两束激光的交点与第一激光发射器（18）发出的激光重合；第二激光发射器（22）发出的两束激光与射流管嘴（17）出口断面构成的三角形区域为射流核心区；通过调节三坐标定位装置（20），使待标定流速计（21）置于所述射流核心区对水流流速进行测量。