专利名称：浮子式量水堰仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水利工程技术领域，涉及的是一种用于大坝量水堰水位高低 与流量的水位测量仪器。
背景技术：
在水利工程管理中，对河道、水库的水情测报和水位遥测是各地水利部门十分关 注的工作。浮子式水位计是一种常用的水文监测仪器，其工作原理是利用水的浮力将浮子 升至某一位置，通过检测浮子所处的位置来测量水位，其计数编码原理主要有机械编码式、 光电编码盘式、电位器式和磁尺式等。现有的量水堰仪是测量大坝量水堰水位的主体，是大坝渗流量的水位测量设备的 一种主要仪器。它由浮子、钢丝绳索、水位轮、传感器、测架等组成。由于量水堰测量部件一 般采用(如编码盘式传感器、压阻式传感器、渗压式传感器等)，以上传感器随时漂与温漂 变化，测量值误差变化较大。使用编码盘式传感器作为量水堰的测量主体时，在测量时一 般以厘米为单位。使用压阻式传感器作为量水堰的测量主体时，随时漂和温漂变化对测值 影响比较大，稳定性也较差，测量电路也较复杂，生产成本也较高。使用渗压式传感作为量 水堰的测量主体时，随时漂和温漂变化对测值影响也比较大，成本也较高。以上几种传感器 作为量水堰的测量主体时，对测量精度和稳定性存在一定的问题，而且也大大增加了生产 成本。
实用新型内容针对现有技术上存在的不足，本实用新型的目的是提供一种测量精度高、稳定性 好及可靠性高的浮子式量水堰仪，既可以作为水位自动监测系统的一部分，也可独立工作， 减少了人员的劳动强度，以达到提高产品质量、生产效率、降低生产成本的目的。为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现浮子式量水堰仪，其包括底板、安装在底板上的机箱、浮子、平衡锤和安装在机箱 上的水位轮；其特征在于，在所述的机箱内设有与水位轮同步转动的水位传感器，所述水位 传感器是采用高精度导电塑料的电阻式角度传感器，所述浮子与平衡锤通过绳索相连接， 所述绳索设置在水位轮上，所述电阻式角度传感器通过电缆还连接有自动测控装置。作为优�。龈∽邮搅克咭腔拱ǜ∽釉诵型ǖ赖母∽颖；す芎推胶獯冈诵� 通道的平衡锤保护管。作为优�。鲎远刂谱爸貌捎玫氖荕CU-IM型测控装置，所述MCU-IM型测控装 置与大坝安全自动监测系统相连接。作为优选，所述电阻式角度传感器上还安装有传感器护罩，所述传感器护罩和水 位轮均采用的是LY12锂材料制作而成。进一步，所述水位传感器连接有RS485通信板和FRV�？榘澹鯢RV�？榘逋ü� 传感器通道底板与485通信板相连接，所述FRV�？榘蹇梢灾苯佑胪ㄐ呕�、计算机相联接。[0011]工作原理仪器的浮子感测水位变化，工作状态下，浮子、平衡锤与绳索连接牢固， 绳索悬挂在水位轮的“V”形槽中。平衡锤起拉紧绳索和平衡作用，调整浮子的配重可以使 浮子工作于正常吃水线上。在水位不变的情况下，浮子与平衡锤两边的力是平衡的。当水 位上升时，浮子产生向上浮力，使平衡锤拉动绳索带动水位轮作顺时针方向旋转，水位传感 器的显示读数增加；水位下降时，则浮子下降，拉动绳索带动水位轮逆时针方向旋转，水位 传感器的显示器读数减小。本实用新型采用高精度电阻式角度传感器为核心，一般不受时漂和温漂变化影响 测值，稳定性较好，成本也较低；每次的加工件都能保证在一个恒定的公差尺寸范围内，质 量有了稳定的保证。本实用新型具有自动化程度高、测量精度高、稳定性好及可靠性高等优 点，而且操作方便省力，减少了人员的劳动强度，大幅提高了生产效率、产品的质量和产量， 降低生产成本。
以下结合附图和具体实施方式
来详细说明本实用新型；
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的剖视图；图3为本实用新型的一实施例。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面 结合具体实施方式
，进一步阐述本实用新型。参见图1和图2，本实用新型包括底板、安装在底板上的机箱6、浮子1、平衡锤4和 安装在机箱6上的水位轮7 ；其是独立的水位观测测量仪器浮子1与平衡锤4通过绳索3固 定连接，该绳索3 —端通过浮子悬吊螺钉2固定在浮子1上，其另一端连接平衡锤4上，中 间悬挂在水位轮的“V”槽内。在机箱6上通过传感器轴11安装水位传感器，并同时通过传 感器轴11上的轴承10安装水位轮7，水位轮7与水位传感器同步转动，水位传感器的水位 轮测量圆周长为100 500mm可选，水位轮7启动力矩为100克 厘米(0. 0098N ·πι)，且水 位轮7与水位传感器为同轴联接，水位轮7每转一圈，水位传感器也转一圈，输出对应的数 值范围为100 500mm。当水位上升或下降，传感器轴11就旋转一定的角度，水位传感器同 步输出一组对应的数值。本实施例是采用SFL系列型浮子式量水堰仪观测机柜只要在原有 的管路上进行简单的改造即可，对原有人工测量没有任何影响，可实现人工读数和自动读 数两种工作方式。在实现自动工作方式时，SFL系列型浮子式量水堰仪自动控制装置可接 入大坝安全自动监测系统。作为本实用新型的一种优选方案，本实施例的水位传感器是采用高精度导电塑料 的电阻式角度传感器。该高精度导电塑料的电阻式角度传感器其测值随时漂和温漂变化量 非常小，稳定性较好，成本较低。本实用新型是采用高精度电阻式角度传感器作为主体核 心，负责本仪器的数据测量；其通过水位的高低带动浮子1、绳索3与水位轮7，从而使水位 轮7带动高精度电阻式角度传感器工作，最终工作测量信号由高精度电阻式角度传感器输 出电缆9传出。[0020]本实施例中，自动控制装置采用的是MCU-IM型测控装置。该M⑶-IM型测控装置 可与大坝安全自动监测系统相连接，该大坝安全自动监测系统由MCU-1/2M型测控装置对 数据采集进行自动监测控制，MCU-IM型测控装置的控制命令进行自动监测系统自动化程 度高、测量精度高、稳定性好及可靠性高等优点，既可以作为水位自动监测系统的一部分， 也可独立工作，自成系统，为工程管理单位实现无人值班、少人值守创造了有利条件，其原 理框图3所示。参见图5，本实施例在安装时，其安装要高出水面50 100厘米平台上进行，安装 平台面积约为40平方厘米，离量水堰堰槽20 30厘米安装浮子保护管16和平衡锤保护 管17，对浮子1与平衡锤4进行保护作用(保护管下方要有30 40mm花管段，另外保护管 要进行有效的固定)。其详细安装要求和对水位的方法如下1、将保护管16和平衡锤保护管17固定好，使保护管16和平衡锤保护管17与安 装墙垂直；2、将仪器按要求安装位置进行M8膨胀螺丝固定底板5，根据需要，安装底板5与地 表面18之间可安装加高；本实施例的紧固件均采用的是国标标准件做量水堰仪器固定用 的紧固件，使整个仪器更加坚固美观，提高防腐蚀能力；3、按要求进行水位计接线，请勿接错电源；4、用手转动水位轮7，并观察显示是否同步变化(自“0”位旋转至最大转数范围)， 如一切正常，无错数，即表示校“0”工作完成。5、将Φ Imm不锈钢绳索3的一头从工作平台上方穿过安装底板孔，再穿过悬吊螺 钉打结后系紧，拧紧平衡锤4，缓慢放入平衡锤保护管17底部；另一端绕过水位轮，穿过浮 子悬吊螺钉2，打结系紧，再拧紧浮子1，缓慢浮子放入保护管16中。6、用手提起绳索3使其稍微离开水位轮7，然后缓慢转动水位轮7，同时观测显示 数据，使其与实际水位值相符合，再缓慢放下绳索3。校对水位后即告完成，仪器可投入正常使用。在运行过程时，首先由调试配重好的 浮子1、并以绳索3与平衡锤4互相连接，通过水的浮力使浮子1浮在水面上，水位的高低 由浮子1上的绳索3传递给水位轮7，再由水位轮7带动高精度的电阻式角度传感器12工 作，最终水位高低的数值由电阻式角度传感器12测量，经过电缆9输出给浮子量水堰数据 采集显示仪表。悬挂水中的浮子1随水位高低不同变化位置，绳索3带动水位轮7工作，并且平衡 锤4随水位轮7工作位置变化而变化。作为一种优选方案，工作在传感器轴11上的水位轮7，其水位轮7直径尺寸是可调 换的，也就是说水位轮7大小是可变的，其水位轮7直径通常为50mm 150mm。在进行部件加工时，将加工部件保证在一个恒定的公差尺寸范围内，然后调试配 重好的浮子1，使浮子1在水面与平衡锤4得到很好的保持有效稳定的平衡。在整个仪器安 装调试保证在一个恒定的扭力紧固范围内，质量有了稳定的保证。在安装工作周期时间缩 短，效率高，操作方便省力，大幅提高了产品的质量。另外，本实施例中，机箱6内的电阻式角度传感器12上还安装有传感器护罩8 (参见图2)，该传感器护罩8、浮子1和水位轮7均采用的是LY12锂材制作而成，底板5、 机箱6、平衡锤4、绳索3、浮子保护管16和平衡锤保护管17采用1GY18NI9TI不锈钢材料做量水堰的，对加工件尺寸应控制在一个恒定的公差范围内，并且对加工件做特殊处理，使 1GY18NI9TI不锈钢材料的表面光泽提高，提高LY12锂材的硬度，使防腐蚀能力更强。本实用新型通过与仪器插座相联接的多芯电缆线可将数值信号传输给观察室内 的电显示器或计算机，用作观测、记录或进行数据处理；所有的电缆9套上PVE塑料管或钢 管埋入沟槽内。若是装在砼表面，则应用钢板罩进行或构筑砼防护墩，在其上用钢筋砼盖板 或钢板加以防护。基于上述，本实用新型采用高精度电阻式角度传感器12为核心，一般不受时漂和 温漂变化影响测值，稳定性较好，成本也较低；整机结构简单，部件易于加工且精度容易满 足公差尺寸的要求，质量有了稳定的保证。本实用新型使得整个工作稳定，测量精度提高，。 具有自动化程度高、测量精度高、稳定性好及可靠性高等优点，解决了仪器测值精度与工作 稳定性；其本系列仪器适合于内径为50毫米至100毫米的细井使用。以上描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本实用新 型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在 不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和 改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书 及其等效物界定。
权利要求1.浮子式量水堰仪，其包括底板、机箱、浮子、平衡锤和安装在机箱上的水位轮；其特 征在于，所述的机箱内设有与水位轮同步转动的水位传感器，该水位传感器是采用高精度 导电塑料的电阻式角度传感器；所述浮子与平衡锤通过钢丝绳索相连接，并悬挂在水位轮 上；电阻式角度传感器通过电缆直接与自动测控装置相连接。
2.根据权利要求1所述的浮子式量水堰仪，其特征在于，所述浮子式量水堰仪还包括 浮子运行通道的浮子保护管和平衡锤运行通道的平衡锤保护管。
3.根据权利要求1或2所述的浮子式量水堰仪，其特征在于，所述自动控制装置采用的 是MCU-IM型测控装置，所述MCU-IM型测控装置与大坝安全自动监测系统相连接。
4.根据权利要求1或2所述的浮子式量水堰仪，其特征在于，所述电阻式角度传感器上 还安装有传感器护罩，所述传感器护罩和水位轮均采用的是LY12锂材料制作而成。
5.根据权利要求1所述的浮子式量水堰仪，其特征在于，所述水位传感器连接有RS485 通信板和FRV�？榘澹鯢RV�？榘逋ü衅魍ǖ赖装逵�485通信板相连接。
6.根据权利要求5所述的浮子式量水堰仪，其特征在于，所述RS485通信板上还设置有 RS485数字通信接口。
专利摘要本实用新型公开的是一种浮子式量水堰仪，其包括底板、安装在底板上的机箱、浮子、平衡锤和安装在机箱上的水位轮，在所述的机箱内设有与水位轮同步转动的水位传感器，所述水位传感器采用的高精度导电塑料的电阻式角度传感器，所述浮子与平衡锤通过绳索相连接，所述绳索设置在水位轮上，所述电阻式角度传感器通过电缆还连接有自动测控装置。本实用新型采用高精度电阻式角度传感器为核心，一般不受时漂和温漂变化影响测值，稳定性较好，成本也较低；每次的加工件都能保证在一个恒定的公差尺寸范围内，质量有了稳定的保证。具有稳定性好、自动化程度和测量精度高及可靠性高等优点，而且操作方便省力，大幅提高了产品的质量和产量。
文档编号G01F23/44GK201867228SQ20102063262
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者张维科 申请人:水利部南京水利水文自动化研究所, 辽宁省白石水库管理局
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