本發(fā)明涉及水利量測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種往復(fù)探測(cè)式精密水位儀。
背景技術(shù)：
在水利模型試驗(yàn)和原型觀測(cè)工程中，水位儀都是最常應(yīng)用的儀器設(shè)備之一，由于在水利模型試驗(yàn)和原型觀測(cè)工程中對(duì)水位儀的精度和量程的要求不同，所以通常情況下用于水利模型試驗(yàn)的水位儀不能應(yīng)用于原型觀測(cè)工程中，這無疑增加了勞動(dòng)成本和設(shè)備成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供往復(fù)探測(cè)式精密水位儀，該水位儀利用量程與精度無關(guān)性原理，可以實(shí)現(xiàn)大量程高精度的水位檢測(cè)，能夠同時(shí)應(yīng)用于水利模型試驗(yàn)以及水利原型觀測(cè)工程中。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
往復(fù)探測(cè)式精密水位儀，包括步進(jìn)電機(jī)、編碼器以及豎直設(shè)置的繞線盤與測(cè)量線輪，步進(jìn)電機(jī)與繞線盤軸連接，編碼器與測(cè)量線輪軸連接；繞線盤與測(cè)量線輪之間設(shè)有導(dǎo)向輪，繞線盤纏繞有探測(cè)鋼絲，探測(cè)鋼絲從繞線盤依次繞過導(dǎo)向輪與測(cè)量線輪，探測(cè)鋼絲的外端連接有探測(cè)錘，探測(cè)錘由測(cè)量線輪外周豎直下垂；所述水位儀還包括控制器、顯示器、清零感應(yīng)開關(guān)與入水電極，所述編碼器、清零感應(yīng)開關(guān)與入水電極均連接至控制器的輸入接口；控制器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，令繞線盤收放探測(cè)鋼絲，使探測(cè)錘上升或下降，且編碼器跟隨測(cè)量線輪同步旋轉(zhuǎn)；清零感應(yīng)開關(guān)與探測(cè)錘形成配合，用于對(duì)編碼器進(jìn)行清零，確定測(cè)量的初始位置；入水電極放置在待測(cè)量的水中，入水電極與探測(cè)錘相配合共同構(gòu)成激勵(lì)電極對(duì)，當(dāng)探測(cè)錘觸碰到待測(cè)量水面時(shí)，激勵(lì)電極對(duì)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)量水面的捕捉；編碼器將探測(cè)錘的升降距離反饋給控制器，由控制器計(jì)算得出水面高程，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給顯示器進(jìn)行顯示。
進(jìn)一步的，豎直的探測(cè)鋼絲兩側(cè)分別設(shè)有引導(dǎo)輪，探測(cè)鋼絲從兩個(gè)引導(dǎo)輪之間的間隙穿過。
進(jìn)一步的，所述控制器還連接有通訊模塊。
本發(fā)明的有益效果是，將探測(cè)錘的線位移轉(zhuǎn)換成編碼器可識(shí)別的角位移，再通過計(jì)算得出水面高程，本水位儀采用光電編碼自動(dòng)收放纜工作原理，其測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、沒有溫漂和時(shí)漂影響，達(dá)到精度與量程無關(guān)性的要求，能夠同時(shí)應(yīng)用于水利模型試驗(yàn)以及水利原型觀測(cè)工程中；并且可通過通訊模塊進(jìn)行傳輸、組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)水位在線實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明：
圖1是本發(fā)明的示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明提供往復(fù)探測(cè)式精密水位儀，包括步進(jìn)電機(jī)1、編碼器2以及豎直設(shè)置的繞線盤3與測(cè)量線輪4，步進(jìn)電機(jī)1與繞線盤3軸連接，編碼器2與測(cè)量線輪4軸連接；繞線盤3與測(cè)量線輪4之間設(shè)有導(dǎo)向輪5，導(dǎo)向輪5可以設(shè)置兩個(gè)以上構(gòu)成導(dǎo)向輪組；繞線盤3纏繞有探測(cè)鋼絲6，探測(cè)鋼絲6從繞線盤3依次繞過導(dǎo)向輪組與測(cè)量線輪4，探測(cè)鋼絲6的外端連接有探測(cè)錘7，探測(cè)錘7由測(cè)量線輪4外周豎直下垂；探測(cè)鋼絲6可采用φ0.6mm多股不銹鋼鋼絲繩，材料為1cr18ni9ti，具有良好的抗腐性能；作為優(yōu)選的，測(cè)量線輪采用銅制v型槽滑輪，輪緣設(shè)計(jì)成v型槽，探測(cè)鋼絲嵌在槽內(nèi)，可保證在最大水位變幅時(shí)不產(chǎn)生滑移。豎直的探測(cè)鋼絲6兩側(cè)分別設(shè)有引導(dǎo)輪12，探測(cè)鋼絲6從兩個(gè)引導(dǎo)輪12之間的間隙穿過。
所述水位儀還包括控制器8、顯示器9、清零感應(yīng)開關(guān)10與入水電極11，所述編碼器2、清零感應(yīng)開關(guān)10與入水電極11均連接至控制器8的輸入接口；控制器8驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)1旋轉(zhuǎn)，令繞線盤3收放探測(cè)鋼絲6，使探測(cè)錘7上升或下降，且編碼器2跟隨測(cè)量線輪4同步旋轉(zhuǎn)；清零感應(yīng)開關(guān)10與探測(cè)錘7形成配合，用于對(duì)編碼器2進(jìn)行清零，確定測(cè)量的初始位置；入水電極11放置在待測(cè)量的水中，入水電極2與探測(cè)錘7相配合共同構(gòu)成激勵(lì)電極對(duì)，當(dāng)探測(cè)錘7觸碰到待測(cè)量水面時(shí)，激勵(lì)電極對(duì)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)量水面的捕捉；編碼器2將探測(cè)錘7的升降距離反饋給控制器8，由控制器8計(jì)算得出水面高程，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給顯示器9進(jìn)行顯示。
使用時(shí)，控制器8首先控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使探測(cè)錘7移動(dòng)到清零位置進(jìn)行清零；然后，使探測(cè)錘7下降，與此同時(shí)編碼器2開始計(jì)數(shù)，當(dāng)探測(cè)錘7觸碰到水面時(shí)，激勵(lì)電極對(duì)導(dǎo)通，水面被捕捉到后，計(jì)算得到水面高程，完成一次測(cè)量動(dòng)作。按公式hg=ha-hc進(jìn)行精算，
公式中：hg為水面高程,單位為mm；
ha為本水位儀安裝高程,單位為mm；
hc為本水位儀安裝高程到水面的距離,單位為mm。
hc即是通過探測(cè)錘7下降直接測(cè)得的，按公式hc=（xn/1000）*2πr進(jìn)行計(jì)算，式中xn為編碼器旋轉(zhuǎn)所記錄的線數(shù)；r為測(cè)量線輪4的半徑,單位為mm。
編碼器2的線數(shù)可采用1000p/r，編碼器與測(cè)量線輪4的配合，可使本水位儀分辨率達(dá)到0.1mm。
在實(shí)際的應(yīng)用中，本水位儀可有三種測(cè)量模式：
一、單次測(cè)量：即水位儀接收到采集命令后，完成一次測(cè)量。
二、循環(huán)測(cè)量：即水位儀接收到采集命令后，以單次測(cè)量程式，循環(huán)測(cè)量多次。
三、往復(fù)測(cè)量：即水位儀接收到采集命令后，探測(cè)錘完成單次測(cè)量后，離開水面，然后再次下降測(cè)量，如此往復(fù)，也就是探測(cè)錘在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，在水面附近往復(fù)測(cè)量。
作為優(yōu)選的，控制器8還連接有通訊模塊14，通訊模塊14可以是modbus等，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)水位在線實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。通過按鍵13可對(duì)本水位儀的工作模式、儀器組網(wǎng)編號(hào)、安裝高程、通信速率、采樣周期等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。