专利名称：坡面径流水量自动计量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于流体计量设备技术领域，具体涉及一种计量更准确、运行更稳定、 适于野外测量的坡面径流水量自动计量装置。
背景技术：
天然坡面径流流量的自动观测是目前野外测量的难点问题，对于无压、低水头、小流量、高泥沙的坡面水文过程自动监测技术进展也十分缓慢。目前，野外试验坡面径流流量观测记录主要采用集水池+水位计法或流量计法。集水池+水位计法是在径流区出口处建造集水池，并安装水位计来观测和记录坡面径流。由于集水池建设受成本及立地条件的制约，通常容积有限，在暴雨季节易发生溢流；而且水位计需要每天更换记录纸，管理难度大， 成本高，导致该方法难以对坡面径流进行长期、连续监测，不适宜在未建有标准径流小区的坡面上使用。其他的测量方法还有流量计法。流量计法是在径流小区出口建设径流收集渠道， 并安置流量计实现对径流小区产流过程的监测。翻斗式流量计是野外径流观测中主要使用的流量计之一，但是现有技术翻斗式流量计的调节装置为单点支撑结构，当野外径流观测中出现径流量大且持续时间长时，其翻斗翻转时会出现较大幅度的震颤与偏转，从而会导致记录感应器错误记录数据。实际工作中，野外径流观测不仅要记录产流量还要记录产沙量，而目前使用的口底同径的翻斗在翻转时易造成泥沙残留在翻斗中，从而使产沙量数据出现偏差。另外，由于缺乏可拆卸的、便携的径流收集装置。比如中国专利(03279773. 7和 200520033510. 5)公开了这类机械计量方式的技术方案，专利03279773. 7用于测量单口油井采油量的时间变化过程，专利200520033510. 5利用上下两个上三角形翻斗的联动来测定流量变化。现有技术对天然坡面径流水的计量不适用，大都存在工作机构震颤和偏转问题， 导致计量不准确的不足，影响了其推广和应用。

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种结构简单，能够实时、准确测量各种坡面产流过程，且能长时间脱机工作的坡面径流水量自动计量装置。本实用新型的目的是这样实现的，包括集流斗、计量斗、基座、传感器和计量控制器，所述的集流斗连接导流管，导流管出水口正对其下方的计量斗，计量斗通过转轴设置于基座上，所述的计量斗侧壁中线上设置永磁铁，设置于基座上的传感器与永磁铁相对应；所述的计量斗底面纵向设置偏转配重导流管，偏转配重导流管内设置配重球。本实用新型的对称计量斗、偏转配重导流机构和计数机构，以及对称设置限位调节杆、微调装置，保证了计量斗翻转平稳、可靠，收集的径流水导出顺畅，不会积存，计量斗不会残留泥沙，保持了计量准确。本实用新型结构简单，制作简便，可适应野外复杂环境下的坡面径流计量。
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图1为本实用新型整体结构及使用状态示意图；图2为图1右视示意图；图3为图2计量斗呈水平状态示意图；图中1-集流斗、2-导流管、3-计量斗、4-转轴、5-基座、6-永磁铁、7-限位调节杆、8-微调装置、9-传感器、10-偏转配重导流管、11-配重定位孔、12-沉沙池、13-计量控制器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变换，均落入本实用新型的保护范围。如图1所示，本实用新型包括集流斗1、计量斗3、基座5、传感器9和计量控制器 13，所述的集流斗1连接导流管2，导流管2出水口正对其下方的计量斗3，计量斗3通过转轴4设置于基座5上，所述的计量斗3侧壁中线上设置永磁铁6，设置于基座5上的传感器 9与永磁铁6相对应；所述的计量斗3底面纵向设置偏转配重导流管10，偏转配重导流管10 内设置配重球。所述的基座5两端对称设置限位调节杆7，限位调节杆7对称设置以转轴4为圆心的圆弧形导槽内。所述的计量斗3两端底部设置微调装置8。所述的计量斗3内壁底面呈圆弧形，以方便泥沙倾斜出去，避免积存而影响计量精度。所述的计量斗3呈底小口大的簸箕形。所述的传感器9为磁控或光控开关，磁控或光控开关与计量控制器电性连接。所述的传感器9为光控开关时，相应地永磁铁6用光敏器件代替。所述的磁控开关为干簧管或磁性继电器。所述的微调装置8对应于限位调节杆7对称设置。所述的集流斗1为簸箕形，集流斗1的底部经导流孔连通导流管2，导流管2出水口呈扁口状，宽度与计量斗3的宽度相适应。所述的偏转配重导流管10两端对称设置配重定位孔11，配重定位孔11与配重定位销配合，实现偏转配重导流管10内偏重配重球的位置调整，以方便根据进水量大小调整计量斗翻转时的容水量。所述的基座5两侧对应计量斗3出口下方设置沉沙池12。所述的基座5下方设置可调节支脚，以方便调整计量装置的整体平衡。所述的计量控制装置13为单片机，读取数据时，单片机MCU-RX端口维持一定时间的低电平，使单片机脱离数据采集状态进入接收命令状态，从而在较低工作频率下实现和上位机的通信。为了防止锈蚀，该装置可以选用UPVC材料制作集流斗1、布水器2、计量斗3、基座 5等组件，这些组件和转轴4等组件之间活动连接，以便于拆卸。本实用新型工作原理[0027]本实用新型的对称计量斗3、偏转配重翻转机构和磁控计数机构，以及对称设置限位调节杆7、微调装置8，保证了计量斗3翻转平稳、可靠。由于配重球的存在，使得计量斗 3始终处于失衡状态，即计量斗3始终有一侧处于接纳导流管2的来水状态，当计量斗3中水的重量足以撬动配重球时，计量斗3即发生翻转，向盛满水的计量斗3 —侧倾倒，配重球所在的一端被翘起，配重球沿偏转配重导流管10滚动到倾倒水的一侧，另一侧即处于接纳导流管2的来水状态。同样，当计量斗3中水的重量足以撬动配重球时，计量斗3再次向另一侧发生翻转，配重球偏转配重导流管10滚回到倾倒水的一侧，另一侧即处于接纳导流管 2的来水状态，如此往复。与此同时，每翻转一次，计量斗3侧壁中线上的永磁铁6即触发一次磁控开关，向计量控制器13输出一次计数信号，完成一次计量过程。根据径流水量的大小，需要调整翻转点的计量斗3盛水量，可以通过偏转配重导流管10两端的配重定位孔11中定位销的位置，依据杠杆原理，定位销越靠近偏转配重导流管10的端部，调整翻转时的计量斗3盛水量越大，反之越小。也就是说，径流水量大时，将定位销外移，反之向内移动。在调整配重定位销位置的同时，要调整限位调节杆7的位置， 将定位销外移时，限位调节杆7下移，反之上移。为了保证计量斗3翻转过程重的平稳，限位调节杆7调整后，应当调整微调装置8使之同侧的微调装置8在翻转时同时接触限位调节杆7，防止计量斗3抖动或不平稳。本实用新型工作过程选择需要计量的径流剖面，确定本实用新型的布设方案，构设本装置的安放基础， 将本装置安装在基础上，将集流斗1迎着径流方向设置平稳后固定好，将导流管2架设于计量斗3正上方，出口靠近计量斗3上沿中线。根据初步试验或估算的径流水量，调整好配重球定位销的位置，同时将限位调节杆7调整到合适的位置，并调整微调装置8以保证计量斗 3翻转时触底平稳。当遇到径流水量变得很小时，应将配重限位销向内调整，同时上移限位调节杆7，并使之与微调装置8同时平稳接触。计量斗3每次偏转，永磁铁6即触发干簧管 1次，干簧管发出脉冲信号给计量控制装置13的单片机用于计量。本实用新型特点1、解决了在坡面径流量大且持续时间长的情况时，翻斗出现较大幅度的震颤与偏转导致数据记录错误的问题；2、宽口圆弧底计量斗室增强了翻转出水效率；3、分体组装结构，可适合于各种复杂条件下坡面径流的计量；4、反应灵敏，每秒可记录4次以上数据，而且计量范围宽，可达1升/秒 50升/ 秒。
权利要求1.一种坡面径流水量自动计量装置，包括集流斗(1)、计量斗(3)、基座(5)、传感器(9) 和计量控制器(13)，所述的集流斗(1)连接导流管(2)，导流管(2)出水口正对其下方的计量斗(3)，计量斗(3)通过转轴(4)设置于基座(5)上，其特征是所述的计量斗(3)侧壁中线上设置永磁铁(6)，设置于基座(5)上的传感器(9)与永磁铁(6)相对应；所述的计量斗 (3 )底面纵向设置偏转配重导流管(10 )，偏转配重导流管(10 )内设置配重球。
2.根据权利要求1所述的坡面径流水量自动计量装置，其特征是所述的基座(5)两端对称设置限位调节杆(7)，限位调节杆(7)对称设置以转轴(4)为圆心的圆弧形导槽内。
3.根据权利要求1所述的坡面径流水量自动计量装置，其特征是所述的计量斗(3)两端底部设置微调装置(8)。
4.根据权利要求1或3所述的坡面径流水量自动计量装置，其特征是所述的计量斗 (3)内壁底面呈圆弧形。
5.根据权利要求1或3所述的坡面径流水量自动计量装置，其特征是所述的计量斗 (3)呈底小口大的簸箕形。
6.根据权利要求1所述的坡面径流水量自动计量装置，其特征是所述的传感器(9)为磁控或光控开关，磁控或光控开关与计量控制器电性连接。
7.根据权利要求3所述的坡面径流水量自动计量装置，其特征是所述的微调装置(8) 对应于限位调节杆(7)对称设置。
8.根据权利要求1所述的坡面径流水量自动计量装置，其特征是所述的集流斗(1)为簸箕形，集流斗(1)的底部经导流孔连通导流管(2 )，导流管(2 )出水口呈扁口状，宽度与计量斗(3)的宽度相适应。
9.根据权利要求1所述的坡面径流水量自动计量装置，其特征是所述的偏转配重导流管(10 )两端对称设置配重定位孔(11)。
10.根据权利要求1或2所述的坡面径流水量自动计量装置，其特征是所述的基座 (5)两侧对应计量斗(3)出口下方设置沉沙池(12)；所述的基座(5)下方设置可调节支脚。
专利摘要本实用新型公开了一种坡面径流水量自动计量装置，包括集流斗、计量斗、基座、传感器和计量控制器，所述的集流斗连接导流管，导流管出水口正对其下方的计量斗，计量斗通过转轴设置于基座上，所述的计量斗侧壁中线上设置永磁铁，设置于基座上的传感器与永磁铁相对应；所述的计量斗底面纵向设置偏转配重导流管，偏转配重导流管内设置配重球。本实用新型的对称计量斗、偏转配重导流机构和计数机构，以及对称设置限位调节杆、微调装置，保证了计量斗翻转平稳、可靠，收集的径流水导出顺畅，不会积存，计量斗不会残留泥沙，保持了计量准确。本实用新型结构简单，制作简便，可适应野外复杂环境下的坡面径流计量。
文档编号G01F11/26GK202075000SQ20112019728
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者和树庄, 张国盛 申请人:云南大学