专利名称：一种河工模型试验水位测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水利工程领域，尤其涉及一种河工模型试验水位测量装置。
背景技术：
河工模型试验是进行河流研究的重要手段，它是以实际河流的河道为原型，并按照一定的比例尺缩小制作成河道模型，然后根据实际河流的水流和泥沙状况，在河道模型上复演水流运动和泥沙运动，进而实现对实际河流的模拟。与实际河道的组成结构类似，河工模型的具体结构可以包括类似河岸的河岸子模型，在实际应用中，该河岸子模型通常是两道模型边墙。目前，由于受到实际自然环境以及实际技术水平的限制，在一些水利工程中无法实现对实际河流的各种数据进行测量，因此通常需要采用河工模型试验模拟实际河流并对各种数据进行测量，然后根据模型的比例尺对所测得的数据进行放大，从而估算出实际河流的相应数据。此外，在水利工程遇到实际问题时，为了验证不同解决方案的可行性，并且降低具体实施所带来的工程风险和经济损失，通常也会采用河工模型试验来验证不同解决方案所带来的影响。为了使河工模型试验能够尽量真实地模拟出实际河流的流动状况，河工模型试验中不同位置的水位应与实际河流对应该位置的水位呈相同或相近似的比例关系，因此需要在河道模型的不同位置上设置多个水位观测点，从而获得不同位置的可靠水位数据。在现有的河工模型试验中通常使用可商业购买的水位测针来测量水位；现有的水位测针有40cm和60cm两种量程，均采用10分度，精确度均为O. Imm,市场售价一般为900-1300元人民币；显而易见，现有的水位测针不仅测量精度较低，而且造价高，因此现有的水位测针不但无法保证河工模型试验中水位测量的准确性，而且增加了河工模型试验的实验成本。
发明内容
本发明实施例提供了一种河工模型试验水位测量装置，它不仅具有较高的测量精度和较低的生产成本，而且结构简单、制作方便，因此节约了河工模型试验的实验成本、提高了河工模型试验数据可靠性。本发明实施例是通过以下的技术方案来实现的一种河工模型试验水位测量装置，包括深度游标卡尺和测试针3 ；所述的深度游标卡尺包括卡尺基座I和卡尺尺身2 ;卡尺基座I上设有纵向凹槽；卡尺尺身2在卡尺基座I的纵向凹槽内上下滑动；所述的测试针3包括针头和针尾；测试针3的针尾固定在卡尺尺身2的下端；测试针3的针头由卡尺尺身2的下端向下伸出。优选地，所述的测试针3为不锈钢钢针。优选地，所述的卡尺基座I上设置有紧固螺钉12 ;该紧固螺钉12伸入卡尺基座I的纵向凹槽内，将卡尺尺身2固定。
优选地，测试针3的针尾固定在卡尺尺身2的下端包括测试针3的针尾通过U型卡直接固定在卡尺尺身2的下端。优选地，测试针3的针尾固定在卡尺尺身2的下端包括卡尺尺身2的下端设有测试针固定孔21，捆绑部件4穿过该测试针固定孔21将测试针3的针尾固定在卡尺尺身2的下端。优选地，还包括水位测针支撑架5 ;深度游标卡尺的卡尺基座I固定在水位测针支撑架5上，并且深度游标卡尺的卡尺尺身2与水平面垂直。优选地，卡尺基座I固定在水位测针支撑架5上包括卡尺基座I通过U型卡直接固定在水位测针支撑架5上；优选地，卡尺基座I固定在水位测针支撑架5上包括卡尺基座I上设有卡尺固定 孔11，并通过该卡尺固定孔11固定在水位测针支撑架5上。优选地，所述的深度游标卡尺的量程为50cm。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例所提供的河工模型试验水位测量装置是通过在深度游标卡尺的下端安装用于接触水面的测试针3而制成，由于深度游标卡尺的测量精度高、成本较低，因此该水位测量装置不仅具有较高的测量精度和较低的生产成本，而且结构简单、制作方便，进而节约了河工模型试验的实验成本、提高了河工模型试验数据可靠性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明实施例提供的河工模型试验水位测量装置的结构示意图一；图2为本发明实施例提供的河工模型试验水位测量装置的结构示意图二。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面将结合附图对本发明实施例所提供的河工模型试验水位测量装置作一详细描述。如图I和图2所示，一种河工模型试验水位测量装置，其具体结构可以包括深度游标卡尺和测试针3 ;所述的深度游标卡尺包括卡尺基座I和卡尺尺身2 ;该卡尺基座I上设有纵向凹槽；卡尺尺身2在卡尺基座I的纵向凹槽内上下滑动；所述的测试针3包括针头和针尾；测试针3的针尾固定在卡尺尺身2的下端；测试针3的针头由卡尺尺身2的下端向下伸出。具体地，该水位测量装置的各个部件可以采用如下技术方案中的至少一项
(I)测试针3 :该测试针3最好为不锈钢钢针，由于本发明实施例所提供的河工模型试验水位测量装置需要经常与水接触，一般的金属针容易生锈，而采用不锈钢钢针能够解决生锈的问题。该测试针3可以通过以下方式中的至少一种固定在卡尺尺身2的下端①测试针3的针尾通过U型卡直接固定在卡尺尺身2的下端；具体而言可以用两个U型卡分别将测试针3的针尾和中部直接固定在卡尺尺身2的下端，进而实现整个测试针3的固定；②卡尺尺身2的下端设有测试针固定孔21，捆绑部件4穿过该测试针固定孔21将测试针3的针尾固定在卡尺尺身2的下端；该捆绑部件4可以为现有技术中的各种绳索或丝线，例如可以钢丝。(2)深度游标卡尺该深度游标卡尺的卡尺基座I上设置有紧固螺钉12 ;该紧固螺钉12与卡尺基座I螺纹连接，可以拧紧或拧松；当该紧固螺钉12处于拧紧状态时，紧固螺钉12的前端伸入卡尺基座I的纵向凹槽内将卡尺尺身2固定，卡尺尺身2无法上下滑动；当该紧固螺钉12处于拧松状态时，紧固螺钉12的前端脱离卡尺基座I的纵向凹槽，卡尺尺身2可以自由上下滑动。本发明所选用的深度游标卡尺可以为现有技术中的任何一种深度游标卡尺，但是由于数显型深度游标卡尺采用了电子�？椋痉⒚魉褂玫纳疃扔伪昕ǔ呔Ｐ枰胨⒛嗌辰哟ィ孕蜕疃扔伪昕ǔ哂锌赡苁艿剿�、泥沙、灰尘的污染而发生故障，因此本发明所选用的深度游标卡尺最好为普通的纯机械式深度游标卡尺。此外，由于河工模型试验中的最大水位通常在三四十厘米左右，因此为了使深度游标卡尺能够适用于河工模型试验的水位测量，该深度游标卡尺最好选用量程为50cm的深度游标卡尺。(3)该河工模型试验水位测量装置的具体结构还可以包括水位测针支撑架5 ；为了使深度游标卡尺能够在非人力支撑下准确测量水位，并且方便对深度游标卡尺进行读数，深度游标卡尺的卡尺基座I最好固定在水位测针支撑架5上，并且深度游标卡尺的卡尺尺身2最好与水平面垂直。将卡尺基座I固定在水位测针支撑架5上可以选用以下方案中·的至少一种①卡尺基座I通过U型卡直接固定在水位测针支撑架5上；具体而言可以用两个U型卡分别将卡尺基座I的左右两翼直接固定在水位测针支撑架5上，进而实现整个卡尺基座I的固定；例如，如图2所示，该水位测针支撑架5为一根两端固定在模型边墙上的支撑杆，卡尺基座I通过U型卡固定在该水位测针支撑架5上。②卡尺基座I上设有卡尺固定孔11，并通过该卡尺固定孔11固定在水位测针支撑架5上；例如可以通过现有技术中的螺栓、螺钉、捆绑部件4等物品穿过卡尺固定孔11，并将卡尺基座I固定在水位测针支撑架5上。进一步地，在河工模型试验中，水位测量实际上是通过某一水位的测针读数与已知水位的测针读数之差来确定的；也就是说，河工模型试验中所测量的水位实际上是水位的相对变化量。采用本发明实施例所提供的河工模型试验水位测量装置进行水位测量的方法如下当该水位测量装置安装完成后，其测量水位的方法与普通水位测针相同，即上下调整卡尺，使测试针3的针尖正好接触水面，然后读取卡尺数值即得到水位。需要说明的是，本申请文件中所述的不锈钢钢针、深度游标卡尺、螺钉、U型卡、钢丝以及在深度游标卡尺上钻孔的钻孔工具均为现有技术中的常见物品，故在本申请文件中并不详细描述。众所周知，深度游标卡尺在机械制造行业应用广泛、制造工艺先进、工业化程度高、价格低廉，本发明实施例中优选使用的是量程为50cm的深度游标卡尺，其市场售价不足300元人民币；而本发明实施例中所采用的不锈钢针以及固定游标卡尺的螺钉、U型卡、钢丝等辅助材料累计造价不足10元人民币，因此本发明实施例所提供的河工模型试验水位测量装置的总体造价远低于现有技术中的水位测针；本发明实施例中优选使用的量程为50cm的深度游标卡尺采用50分度，其测量精度为O. 02mm,明显高于现有技术中水位测针的测量精度。由此可见，本发明实施例不仅具有较高的测量精度和较低的生产成本，而且结构简单、制作方便，因而节约了河工模型试验的实验成本、提高了河工模型试验数据可靠性。此外，本发明实施例所提供的河工模型试验水位测量装置，在将测试针3从深度游标卡尺上拆除后，该深度游标卡尺仍然能够保持原有深度游标卡尺的测量功能。 为了使本发明实施例所提供的河工模型试验水位测量装置的技术方案和技术效果更加突出，下面列举一组实施例进行对比并结合相应附图来进行说明。实施例一如图I所示，一种河工模型试验水位测量装置，其具体结构可以包括量程为50cm的深度游标卡尺以及直径为I 2mm的尾部设有针孔的不锈钢钢针；深度游标卡尺的尺身下端纵向钻有两个孔径为2 4mm测试针固定孔21，两个测试针固定孔21之间的距离为
2 4cm ;通过这两个测试针固定孔21将不锈钢钢针的针尾固定在深度游标卡尺的尺身下端，不锈钢钢针的针头由卡尺尺身2的下端向下伸出。其中，将不锈钢钢针固定在深度游标卡尺的尺身下端可以采用如下的方法将一根钢丝穿过不锈钢钢针尾部的针孔，并将钢丝的两端沿同一方向穿过尺身下端位于上方的测试针固定孔21，再缠绕尺身及不锈钢钢针至少一周后打结；另一根钢丝可以绕不锈钢钢针一周绕后两端沿同一方向穿过尺身下端位于下方的测试针固定孔21，再缠绕尺身及不锈钢钢针至少一周后打结。根据两点确定一条直线的原理，当不锈钢钢针通过钢丝穿过两个测试针固定孔21固定后，不锈钢钢针被牢固地固定在深度游标卡尺的尺身上。具体地，为了使深度游标卡尺能够在非人力支撑下准确测量水位，并且方便对深度游标卡尺进行读数，该深度游标卡尺最好采用如下的方法固定在水位测针支撑架5上在该深度游标卡尺的基座的两翼上各钻一个孔径为4 6mm卡尺固定孔11，两个卡尺固定孔11处于同一水平高度；利用两个螺钉分别穿过一个卡尺固定孔11将该深度游标卡尺固定在水位测针支撑架5上；特别需要注意的是，该深度游标卡尺固定后，其尺身应与水平面垂直。进一步地，该河工模型试验水位测量装置可以采用上文中描述的水位测量方法精确地测量出水位，该水位测量方法在此处不再赘述。由此可见，本发明实施例不仅具有较高的测量精度和较低的生产成本，而且结构简单、制作方便，因此节约了河工模型试验的实验成本、提高了河工模型试验数据可靠性。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种河工模型试验水位测量装置，其特征在于，包括深度游标卡尺和测试针(3)； 所述的深度游标卡尺包括卡尺基座(I)和卡尺尺身(2);卡尺基座(I)上设有纵向凹槽；卡尺尺身(2)在卡尺基座(I)的纵向凹槽内上下滑动； 所述的测试针(3)包括针头和针尾；测试针(3)的针尾固定在卡尺尺身(2)的下端；测试针(3)的针头由卡尺尺身(2)的下端向下伸出。
2.根据权利要求I所述的河工模型试验水位测量装置，其特征在于，所述的测试针(3)为不锈钢钢针。
3.根据权利要求I或2所述的河工模型试验水位测量装置，其特征在于，所述的卡尺基座(I)上设置有紧固螺钉(12);该紧固螺钉(12)伸入卡尺基座(I)的纵向凹槽内，将卡尺尺身(2)固定。
4.根据权利要求I或2所述的河工模型试验水位测量装置，其特征在于，测试针(3)的针尾固定在卡尺尺身(2)的下端包括测试针(3)的针尾通过U型卡直接固定在卡尺尺身(2)的下端。
5.根据权利要求I或2所述的河工模型试验水位测量装置，其特征在于，测试针(3)的针尾固定在卡尺尺身(2)的下端包括卡尺尺身(2)的下端设有测试针固定孔(21)，捆绑部件(4)穿过该测试针固定孔(21)将测试针(3)的针尾固定在卡尺尺身(2)的下端。
6.根据权利要求I或2所述的河工模型试验水位测量装置，其特征在于，还包括水位测针支撑架(5 );深度游标卡尺的卡尺基座(I)固定在水位测针支撑架(5 )上，并且深度游标卡尺的卡尺尺身(2)与水平面垂直。
7.根据权利要求6所述的河工模型试验水位测量装置，其特征在于，卡尺基座(I)固定在水位测针支撑架(5 )上包括卡尺基座(I)通过U型卡直接固定在水位测针支撑架(5 )上。
8.根据权利要求6所述的河工模型试验水位测量装置，其特征在于，卡尺基座(I)固定在水位测针支撑架(5)上包括卡尺基座(I)上设有卡尺固定孔(11)，并通过该卡尺固定孔(11)固定在水位测针支撑架(5 )上。
9.根据权利要求I至6中至少一项所述的河工模型试验水位测量装置，其特征在于，所述的深度游标卡尺的量程为50cm。
全文摘要
本发明涉及一种河工模型试验水位测量装置，其具体结构包括深度游标卡尺和测试针(3)；所述的深度游标卡尺包括卡尺基座(1)和卡尺尺身(2)；卡尺基座(1)上设有纵向凹槽；卡尺尺身(2)在卡尺基座(1)的纵向凹槽内上下滑动；所述的测试针(3)包括针头和针尾；测试针(3)的针尾固定在卡尺尺身(2)的下端，测试针(3)的针头由卡尺尺身(2)的下端向下伸出。本发明实施例不仅具有较高的测量精度和较低的生产成本，而且结构简单、制作方便，因此节约了河工模型试验的实验成本、提高了河工模型试验数据可靠性。
文档编号G01F23/04GK102928042SQ20121042969
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者刘春晶, 曹文洪, 张晓明, 朱毕生, 王向东 申请人:中国水利水电科学研究院
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