[其他]超声多普勒水流流速系数测定设备

说明书

本实用新型属于水利量测技术领域，是一种测定超声多普勒水流流速系数的设备。

根据超声波在水中定向传播及衰减较小的特点，在水中发射及接收超声波，利用多普勒效应可推导出水流流速公式：V＝KfD（V被测点水流速度；fD多普勒频率；K超声多普勒水流流速系数）。fD可直接测出，而K的测定则是一个困难问题，检索了1963年至现在的专利文献，均未发现涉及超声多普勒水流流速系数测定的技术，而成都科技大学学报81年第二期、86年第二期先后发表的两篇论文“CDL－79型超声多普勒流速仪”、“一种多功能超声流速仪——CDL－82型超声多普勒流速仪”中虽然介绍了利用多普勒效应测定流速的仪器，但仪器却不完善，此种仪器只有在水流断面上水质基本一致的条件下才适用，并且要借助“流量法”、“浮标法”等比测手段才能求出多普勒流速系数K，从而测得流速。

本实用新型的目的是要提供一种超声多普勒流速系数测定设备，它不但能在水流断面上水质差异大的条件下适用，而且能直接、简便地得到多普勒流速系数，精确、实时地测得水流流速。

本实用新型的具体内容是：在成都科技大学学报所介绍的超声多普勒流速仪上增设探头驱动装置，把探头夹持在该装置的探头定位调节器上，从而使探头既能沿水平方向作匀速直线运动，又能沿纵向调节位置，这样就解决了各待测点的多普勒流速系数的测定问题。

对照流速公式V＝KfD可以看出，使用这种设备只需两次测试即可得出多普勒流速系数K，从而得出V。例如：测某一水质条件下的水流速度V₀，首先让探头处于静止状态测出一个对应的多普勒频率fD₀；然后，让探头迎着水流运动方向以V₁作匀速直线运动，再测出一个对应的多普勒频率fD₁，则

K＝ (V₁)/(fD₁-fD₀) ，V₀＝KfD₀＝ (V₁)/(fD₁-fD₀) ·fD₀

测点的纵向定位通过操作探头定位调节器使探头纵向移动来实现，而测点的横向定位靠底座的水平移动来实现。

本实用新型具有以下优点：

1.在水流断面上水质不一致的条件下，能迅速、实时地测定出水流断面上各点的超声多普勒流速系数，从而得到各点的流速。

2.性能良好，探头驱动装置能保证在测试过程中探头以预先设定的并具有适当精度的速度作匀速直线运动，因而所测水流速度较精确。

3.运用面广，凡具备一定顺直段的明渠水流中皆可使用。

4.结构简单，使用方便。

本实用新型可广泛用于水利工程、环境保护等领域。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是本实用新型的结构示意图。A－超声波发收机、B－探头、C－微型计算机系统、D－探头驱动装置。

图2是探头驱动装置的结构简图。1－框架式机座、2－可调驱动系统、3－导轨、4－溜板、5－探头定位调节器、6－步进电动机、7－驱动电源插座、8－驱动电源。

该设备由超声波发收机（A）、探头（B）、微型计算机（C）、探头驱动装置（D）组装而成，探头位于探头驱动装置上，由探头定位调节器夹持，探头与超声波发收机之间及超声波发收机与微型计算机系统之间用导线连接。

探头驱动装置由框架式机座（1）、可调驱动系统（2）、导轨（3）、溜板（4）、探头定位调节器（5）、步进电动机（6）、驱动电源插座（7）、驱动电源（8）构成，导轨、可调驱动系统、步进电动机固定在框架式机座上，溜板配置在导轨上，探头定位调节器设置在溜板上。

步进电动机要匹配相应的驱动电源，驱动电源的控制器可根据使用者的要求选择“手动置定”（人为设定某个速度）或“自动程序控制”。

在设计和制造中值得注意的是：导轨应与机座形成整体刚性构架，以保证使用中导轨的直线度和稳定性；导轨与溜板间的配合面应精密加工以确保其间的摩擦阻力尽可能小，并在整个运动行程上均匀一致；驱动系统应尽量减少传动误差环节。