[发明专利]基于水冲量原理的多层面明渠便携式测流装置及测流方法

说明书

本发明公开了一种基于水冲量原理的多层面明渠便携式测流装置及测流方法，利用U型空心管底部的压力传感器来测量过流断面的瞬时水头高度即水位H；同时，等间距布设的分层多点测流速部件，包括拉力传感器、空心穿孔轻质钢球、轻质弹性钢绳组成的一系列位置“流速仪”测定不同点位的流速V_1‑n，n取决于渠道深度所决定布设的层，进一步通过多层流量累积获取整个过流断面的瞬时流量值，本发明结构简单，智能控制，易操作且便于携带，能够进一步提高测流精度。

技术领域

本发明属于明渠流量测量装置技术领域，涉及一种基于水冲量原理的多层面明渠便携式测流装置，本发明还涉及采用上述基于水冲量原理的多层面明渠便携式测流装置进行测流的方法。

背景技术

水是地球生物赖以存在的物质基础，水资源是维系地球生态环境可持续发展的首要条件，提高水资源利用率，减少水资源浪费迫在眉睫，灌区节约用水显得至关重要，渠道测流作为灌区节约用水、提高灌水质量和灌溉效率的有效措施，精准测流来保证水资源的有效利用是关键，但目前渠道测流装置或多或少存在一些技术上的难点，精准度不高、适用性不强等。目前主要的测流方法主要是流速面积法，主要通过量水建筑物测流法、超声波(时差法)、多普勒法等方法来测得明渠过水断面的平均流速或者某点流速代表断面流速，结合U或者矩形标准测流断面的面积来获得渠道的瞬间流量；但设备对现场安装要求苛刻且成本很高、测流精度低、测流点的流速代表性不强等难题。因此，如何研发出测流精确、价格低廉、性能稳定、携带方便的测流装置对渠道精准测流至关重要，本研究针对这些难点提供一种新的测流装置和方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于水冲量原理的多层面明渠便携式测流装置，解决了现有技术中存在的测流装置精度低的问题。

本发明所采用的技术方案是，基于水冲量原理的多层面明渠便携式测流装置，包括U型空心管，在U型空心管的两端固定有水平载物台、底部中心位置设置有压力传感器；在U型空心管的中轴线上均匀分布有多个空心轻质钢球，每个空心轻质钢球通过相互平行设置的轻质弹性钢绳与U型空心管连接为一体；每根轻质弹性钢绳连接U型空心管的端头设置有拉力传感器，拉力传感器以及压力传感器分别通过数据传输信号线与数据采集及传输模块连接，数据采集及传输模块无线连接控制器。

本发明的特点还在于，

数据传输信号线内置在U型空心管内，向上一端穿过水平载物台与数据采集及传输模块相连。

水平载物台上水平设置有两个水平仪、两个水平仪且互相垂直。

数据采集及传输模块通过数据传输天线连接控制器。

控制器作为控制中心，是智能显示控制器。

水平载物台上还设置有竖直方向的调平旋钮。

空心轻质钢球有5个。

本发明采用的第二种技术方案是，基于水冲量原理的多层面明渠便携式测流装置的测流方法，具体过程为：

步骤1、将测流装置其放在渠道上方，使得U型空心管的底部接触到渠底，从而通过压力传感器测得水头高度；调平旋钮用来调节测流装置水平载物台水平；接通测流装置电源开始测量，测量所得数据将通过数据采集及传输模块传送到控制器，通过显示器上可查看所测历史数据和实时数据

步骤2、根据步骤1采集的数据计算过流断面的瞬时流量值Q，具体计算方法如下：

其中：A_n为空心轻质钢球对应的不同断面形状过水断面面积，

V_n为不同断面形状过水断面面积所对应平均流速，