专利名称：便携式音响水位计的制作方法
技术领域：
本实用新型为便携式地下水位测量仪器，属水文、水利、工程领域。
背景技术：
地下水位及水库大坝、江河湖海水位是水文、水利、环保、地质、矿山、气象、工程等 部门最重要的参数之一，需要经常不断地对水位进行观察记录，在一些大型的水库、湖泊的 水文观测点，会有固定式的水位监测仪器，采用压力传感器，浮桶，激光，超声波，电触点，机 械自动升降加电触点、磁性等多种形式进行测量，但这些设备一般为固定式，体积庞大，结 构复杂，使用条件要求高。而在更多时候和更一般的情况下，在地质，水文，矿山，环保等部 门，都是使用便携式水位计对水文观测孔、地质钻孔、水井、对水位进行测量。在汛期，异常 气候条件下，水利、水文、气象、水库等部门也需要在特殊地点、特殊时间临时加测水位，这 时就需要使用体积小，重量轻，操作方便可靠的便携式水位计，过去常用便携式水位计有测 绳、测钟、电线、万用表等方法，现在最常用的是卷尺加两根导线的便携式水位计，导线和测 量探头的两个电极相连，当两个电极同时触到水时，电极间的电阻变小，地面上和探头相连 的仪器就发出声音或闪光，这时观看卷尺的刻度，就知道水位的深度了。由于测深可达百 米，要考虑到导线电阻的问题，另外还要考虑探头及导线的自重，所以铜芯线径不能太细， 因此这种卷尺的体积较大，要使用专用配套的绞车才能绕得下。由于每次测量都要用绞车 卷起放开，卷尺内夹有铜线，探头下垂时它就有相当的挠度，即米尺不能完全拉直，因此会 产生了较大的测量误差。多次地收放，卷尺内的导线就会被不断地折弯拉直，使用一段时间 导线或米尺就会被断裂，这种带导线的卷尺是特制的，不能替换维修，只能再买新的，要千 元以上，价格不菲。

实用新型内容本实用新型提供一种便携式音响水位计，将所有的电路设计安装在探头中，采用 电池供电，探头自身成为一个独立的系统，当探头的电极触到水面时，电路启动，发出高分 贝的声响，声音传到地面，通过观察卷尺上的深度标志，这样就能测量出水位的深度了，由 于这样设计卷尺无须夹带导线，测量时卷尺可被完全拉直，可大大减小测量误差。本实用新型所采用的技术方案是一种便携式音响水位计，包括卷尺1和探头，探头主体包括上固定架5、下固定密 封架15和不锈钢管18 ；上固定架5和下固定密封架分别通过固定螺丝14与不锈钢管18相 连接，并使不锈钢管18的上下开口密封，在不锈钢管18内形成空腔，在腔体内设置的音响 器架6将腔体分为上腔、下腔两部分，下腔体中设置有电池11、电路板9、和压电陶瓷片7 ； 不锈钢电极12贯穿下固定密封架15，不锈钢电极12的一端与下腔内的电路相连，另一端暴 露于下固定密封架15外；音响器架6和下固定密封架15的侧面都装有密封圈13 ；磁性电 源开关20、开关柄3设置在上固定架5上，磁钢2安装在开关柄3上，开关柄3能以开关螺 丝为轴旋转，启动或关闭电路。[0006]上述所说电路板上设有音乐音响电路、升压变换器、放大电路。上述方案中的电池可采用充电电池，相应地，在上固定架上设置充电插座。上述方案中所说的卷尺可采用常用的工程卷尺，它的价格低廉，各地都能买到，更 换也十分方便，减小了使用成本，同时它的体积重量也大大减小，整体重量不超过2千克， 一个人就能方便地进行测量，操作也极为简便。上述方案中不锈钢管外壳最好采用薄壁型，电池最好放在探头的底部。这样是为 了使探头能浮在水面上，避免因为测量过程中因放探头的速度过快，电极触水刚刚发出短 促的声响，探头就被沉入水中，音响器完全浸没在水中是不能发出声音的，操作者有时并未 发现，会继续下放探头，导致无效工作甚至探头沉入深水因高水压进水。更好的方案是不 锈钢管外壳采用薄壁型的，尽量减轻重量，适当加大管子的直径和长度，使它能浮在水面 上，将重量最重的电池放在探头的底部，使探头的重心下移，增加漂浮的稳定度。本实用新型是测水位的仪器，随时会和水接触的、并在高湿环境中使用，防水问题 十分重要，不仅内部密封要绝对良好，不能有一点水渗入电路中，外露的电源开关等也必须 是防水的，音响部分也不能采用通常使用的喇叭，必须是触水后仍能工作的器件。因此，最 好在音响器架5和下固定密封架15的侧面都加装橡胶0型圈密封，并加注密封脂确保电路 密封的可靠性。音响器不能使用普通的线圈喇叭，它进水后会被损坏，我们采用压电陶瓷式 的音响片，这种音响片为黄铜片和石英薄片构成，将铜片的一面对外构成音响器，它是不怕 进水的，即使浸没在水中，只要甩干就能继续工作。而音响器的壁也同样用橡胶0型圈密 封，这样声音可以传出来，而水不会进入到探头中去。电源开关安放在探头的上部，由于一 般的开关是不防水的，遇水和在高湿的环境中开关的簧片会很快就氧化生锈，出现接触不 良的现象，为了防止这种情况出现，我们采用了全封闭式的磁性干簧管作为电源开关，磁性 穿过密封的玻璃外壳使簧片吸合，即有磁场的情况下导通，无磁场的情况下关闭，我们在开 关柄3上安装了磁钢2，当开关柄3以开关螺丝4为转轴旋转到水平位置时，干簧管20导 通，电路启动，旋到垂直位置时电路关闭，确保电源开关能在潮湿的环境中可靠地工作。为了使音响器能发出更加宏亮的声响，本实用新型在电路中加装了升压线圈8，因 为压电陶瓷片7是高阻器件，通过升压线圈8使电路板放大电路阻抗和压电陶瓷片7阻抗 匹配，发出更响的声音。另外利用不锈钢外壳11构成音响共鸣腔，使压电陶瓷片7发出的 声音沿一个方向集中，让地面操作者听起来更响亮清楚。本实用新型改变了目前便携式水位计都是将水位电极的触水信息传送到地面再 处理报警的方式，因此省去冗长沉重的电线，使操作更方便，并且测量的准确度更高。整机 的体积与重量仅为原水位计的1/5至1/10，使相关的测量人员的劳动强度下降，测量时间 减少。成本也仅为原水位计的1/10左右，更易为使用者接受。整机设计新颖缜密，充分考 虑了使用条件，使得在使用过程中出现故障的可能性有效地减小。由于采用通用的工程用 卷尺，主要配件更换容易，价格便宜。极低的耗电，可测量很长时间，适宜野外使用。很清晰 响亮的触水音响讯息，在黝黑深井和喧闹的工地都能使用，使本实用新型有更为广阔的应 用领域。

图1是本实用新型一个具体实施例的结构示意图；[0014]1-卷尺，2-磁钢，3-开关柄，4-开关螺丝，5-上固定架，6-音响器架，7_压电陶瓷 片，8-升压变换器，9-电路板，10-音乐音响电路，11-充电电池，12-不锈钢电极，13-密封 圈，14-固定螺丝，15-下固定密封架，16-放大电路，18-不锈钢外壳，20-磁性电源开关， 21-充电插座。
具体实施方式
如图1所示，一个具体的便携式音响水位计，，包括卷尺1和探头，探头主体包括上 固定架5、下固定密封架15和不锈钢管18 ；上固定架5和下固定密封架分别通过固定螺丝 14与不锈钢管18相连接，并使不锈钢管18的上下开口密封，在不锈钢管18内形成空腔， 在腔体内设置的音响器架6将腔体分为上腔、下腔两部分，下腔体中设置有相连接的充电 电池11、电路板9和压电陶瓷片7，电路板9上包括相连接的音乐音响电路10、放大电路16 和升压变换器8 ；不锈钢电极12贯穿下固定密封架15，不锈钢电极12的一端与下腔内的电 路相连，另一端暴露于下固定密封架15外；音响器架6和下固定密封架15的侧面都装有密 封圈13 ；磁性电源开关20、开关柄3设置在上固定架5上，磁钢2安装在开关柄3上，开关 柄3能以开关螺丝为轴旋转，启动或关闭电路；上固定架上还设有充电插座21。测量时采用自动休眠状态，即电源开启后电路仍处在低能耗状态，只有当不锈钢 电极触水后，整个电路才开始完全工作，这样能大大减小总体耗电量，正常情况下，充一次 电可连续使用二、三个月。当电极触到水面，信号被检测到，经电路放大，阻抗变换后，由压电陶瓷片发出声 响。为了防止直流电流使电极极化，产生现接触不良的现象，可在电路板上设置一个交流信 号发生器，电路采用交流输出的方式，即两个不锈钢电极12交替出现高低电位，避免直流 式电路的直流电流使电极极化出现导电不良的现象，以延长电极的使用期限。
权利要求1.一种便携式音响水位计，包括卷尺和探头，其特征在于，探头主体包括上固定架(5)、下固定密封架(15)和不锈钢管(18);上固定架(5)和下固定密封架分别通过固定螺丝 (14)与不锈钢管(18)相连接，并使不锈钢管(18)的上下开口密封，在不锈钢管(18)内形 成空腔，在腔体内设置的音响器架(6)将腔体分为上腔、下腔两部分，下腔体中设置有相连 接的电池(11)、电路板(9)和压电陶瓷片(7)；不锈钢电极(12)贯穿下固定密封架(15)，不 锈钢电极(12)的一端与下腔内的电路相连，另一端暴露于下固定密封架(15)外；音响器架(6)和下固定密封架(15)的侧面都装有密封圈(13);磁性电源开关(20)、开关柄(3)设置 在上固定架(5)上，磁钢(2)安装在开关柄(3)上，开关柄(3)能以开关螺丝为轴旋转，启动 或关闭电路。
2.根据权利要求1所述的便携式音响水位计，其特征在于，所说的电路板上有音乐音 响电路、升压变换器和放大电路。
3.根据权利要求1所述的便携式音响水位计，其特征在于，压电陶瓷片(7)固定在音响 器架(6)上。
4.根据权利要求1所述的便携式音响水位计，其特征在于，所说的电池是充电电池，探 头上设有充电插座。
专利摘要本实用新型涉及一种便携式音响水位计，所说的便携式音响水位计包括卷尺和探头，探头主体包括上固定架、下固定密封架和不锈钢管；上固定架和下固定密封架将不锈钢管的上下开口密封，在不锈钢管内形成空腔，在腔体内设置的音响器架将腔体分为上腔、下腔两部分，下腔体中设置有相连接的电池和电路板等；电极一端与下腔内的电路相连，另一端暴露于下固定密封架外；磁性电源开关设置在上固定架上启动或关闭电路。本实用新型改变了目前便携式水位计都是将水位电极的触水信息传送到地面再处理报警的方式，操作方便，准确度高、成本低、耗电低适宜野外使用，清晰响亮的触水音响讯息，在黝黑深井和喧闹的工地都能使用，使本实用新型有更为广阔的应用领域。
文档编号G01F23/04GK201867223SQ20102062508
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者严建民, 余刚, 林家彬, 罗克勇, 虞利俊, 韦金河 申请人:江苏省农业科学院