一種基于靜態(tài)稱重法的流量率定儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于靜態(tài)稱重法的流量率定儀，屬于一種大型實驗量測儀器，包含了分水箱，稱重水箱，電子秤以及控制箱。分水箱用來快速切換水流方向，稱重水箱用來裝載一定時間內(nèi)的水流總量，電子秤用來測量水的重量，控制箱用于控制整套系統(tǒng)，采集、分析并自動處理數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果是將所有部件集成為一個整體，并實現(xiàn)了自動化控制，以及精確計算分析，方便了對管道流量的精確測量。
【專利說明】一種基于靜態(tài)稱重法的流量率定儀

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于流量測量【技術領域】，涉及一種測量管道流量的裝置，尤其是能一體化操作的流量測量和率定裝置。

【背景技術】
[0002]流量的精確測量對于水利、水電、化工、石油、水工建筑、農(nóng)業(yè)及環(huán)境保護等國民經(jīng)濟各個領域十分重要。目前，電磁流量計，差壓流量計、超聲波流量計、多普勒流量儀等現(xiàn)代的電子流量裝置被廣泛的應用到管道流量和明渠流量的測量中，它們可以用于測量動態(tài)的流量變化。這些裝置的基本原理為:將流量大小通過傳感器轉(zhuǎn)化為電信號，再將電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。但當這些設備使用時間達到一定年限，其內(nèi)設傳感器會發(fā)生漂移現(xiàn)象。同時，這些設備受溫度、安裝環(huán)境等影響較大，故很多情況下必須采用其他高精度流量測量裝置對其進行率定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了率定裝有傳感器的電子流量測量裝置，本發(fā)明提供了一種不僅能準確地測量出管道恒定流下的流量，同時也能對電子流量測量裝置進行率定的基于靜態(tài)稱重法的流量率定儀。
[0004]本發(fā)明所采用的技術方案是:一種基于靜態(tài)稱重法的流量率定儀，其特征在于:包括電子秤、稱重水箱、分水箱、高速汽缸、空壓機、換向開關、控制箱、鋼支架、連桿；所述的高速汽缸上設置有兩個高速汽缸進出氣口，分別為頭部進出氣口和尾部進出氣口，所述的稱重水箱上部設置有稱重水箱進水口 ；所述的分水箱為雙層三腔構(gòu)造，其內(nèi)部通過設置的回行滑槽和與滑槽契合的滑塊將所述的分水箱分隔成上下兩層，所述的分水箱的下層中間設置有隔板，將所述的分水箱下層分隔成獨立的左腔室和右腔室，所述的左腔室下部設置有第一排水口、右腔室下部設置有第二排水口，所述的第二排水口通過管道與所述的稱重水箱進水口連接；所述的滑塊下底面與所述的隔板上頂面貼合、并可在所述的回行滑槽內(nèi)左右滑動；所述的稱重水箱放置于所述的電子秤上，且不與其他任何裝置發(fā)生力學接觸，位于所述的鋼支架內(nèi)腔中；所述的分水箱、高速汽缸、換向開關、空壓機順序安裝在所述的鋼支架上梁上；所述的高速汽缸的活塞桿通過所述的連桿與所述的滑塊固定連接，所述的空壓機通過氣管與所述的換向開關連接，所述的換向開關通過氣管分別與所述的兩個高速汽缸進出氣口連接；當所述的空壓機通過氣管從頭部進出氣口向高速汽缸頭部補氣，從而帶動所述的連桿推動分水箱內(nèi)的滑板在滑槽中向左滑動，即可打開右腔室關閉左腔室、并通過所述的第二排水口和重水箱進水口向所述的稱重水箱注水；所述的空壓機通過氣管從尾部進出氣口向高速汽缸尾部補氣，從而帶動所述的連桿推動分水箱內(nèi)的滑板在滑槽中向右滑動，即可打開左腔室關閉右腔室、并通過所述的第一排水口向外排走水流；所述的控制箱通過信號線分別與所述的電子秤、高速汽缸和換向開關連接，所述的控制箱控制所述的換向開關操作汽缸補氣方向，以及高速汽缸的動作，并自動采集所有數(shù)據(jù)、自動分析數(shù)據(jù)和計算出流量。
[0005]作為優(yōu)選，所述的數(shù)據(jù)包括:連桿向右運動時間、連桿停留時間、連桿向左運動時間、水體重量。
[0006]作為優(yōu)選，所述的高速汽缸通過可調(diào)節(jié)的固定支座固定安裝在所述的鋼支架上梁上，其活塞桿與連桿在同一軸線。
[0007]作為優(yōu)選，所述的連桿穿過所述的分水箱上層外壁處設置有密封環(huán)。
[0008]作為優(yōu)選，所述的稱重水箱外壁設置有第三排水口，用于當稱重水箱的水體達到一定量時向外排水；所述的稱重水箱底部設置有第四排水口，用于當檢修稱重水箱時向外排干水。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:整套集成裝置采用自動化控制，能方便有效的進行流量測量和流量計率定；采用高速汽缸操控滑塊，可以加快水流切換速度，從而精確測流。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1:本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2:本發(fā)明實施例的分水箱三維內(nèi)部結(jié)構(gòu)視圖；
[0012]圖3:本發(fā)明實施例的分水箱正視圖；
[0013]圖4:本發(fā)明實施例的流量測量原理；
[0014]圖5:本發(fā)明實施例的電磁流量計率定結(jié)果。

【具體實施方式】
[0015]為了便于本領域普通技術人員理解和實施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016]請見圖1、圖2和圖3，本發(fā)明所采用的技術方案是:一種基于靜態(tài)稱重法的流量率定儀，包括電子秤1、稱重水箱2、分水箱3、高速汽缸4、空壓機5、換向開關6、控制箱8、鋼支架14、連桿16 ;高速汽缸4上設置有兩個高速汽缸進出氣口，分別為頭部進出氣口 150和尾部進出氣口 151，稱重水箱2上部設置有稱重水箱進水口 10 ;稱重水箱2外壁設置有第三排水口 12，用于當稱重水箱2的水體達到一定量時向外排水；稱重水箱2底部設置有第四排水口 13，用于當檢修稱重水箱時向外排干水；分水箱3為雙層三腔構(gòu)造，其內(nèi)部通過設置的回行滑槽19和與滑槽契合的滑塊18將分水箱3分隔成上下兩層，分水箱3的下層中間設置有隔板20，將分水箱3下層分隔成獨立的左腔室和右腔室，左腔室下部設置有第一排水口 110、右腔室下部設置有第二排水口 111，第二排水口 111通過管道與稱重水箱進水口 10連接；滑塊18下底面與隔板20上頂面貼合、并可在回行滑槽19內(nèi)左右滑動；稱重水箱2放置于電子秤I上，且不與其他任何裝置發(fā)生力學接觸，位于鋼支架14內(nèi)腔中；分水箱3、高速汽缸4、換向開關6、空壓機5順序安裝在鋼支架14上梁上；高速汽缸4的活塞桿通過連桿16與滑塊18固定連接，空壓機5通過氣管7與換向開關6連接，換向開關6通過氣管7分別與兩個高速汽缸進出氣口連接；當空壓機5通過氣管7從頭部進出氣口 150向高速汽缸4頭部補氣，從而帶動連桿16推動分水箱3內(nèi)的滑板18在滑槽19中向左滑動，即可打開右腔室關閉左腔室、并通過第二排水口 111和重水箱進水口 10向稱重水箱2注水；空壓機5通過氣管7從尾部進出氣口 151向高速汽缸4尾部補氣，從而帶動連桿16推動分水箱3內(nèi)的滑板18在滑槽19中向右滑動，即可打開左腔室關閉右腔室、并通過第一排水口 110向外排走水流；控制箱8通過信號線9分別與電子秤1、高速汽缸4和換向開關6連接，控制箱8控制換向開關6操作汽缸補氣方向，以及高速汽缸4的動作，并自動采集所有數(shù)據(jù)、自動分析數(shù)據(jù)和計算出流量；數(shù)據(jù)包括:連桿16向右運動時間、連桿16停留時間、連桿16向左運動時間、水體重量。
[0017]本實施例的高速汽缸4通過可調(diào)節(jié)的固定支座17固定安裝在鋼支架14上梁上，其活塞桿與連桿16在同一軸線；連桿16穿過分水箱3上層外壁處設置有密封環(huán)21。高速汽缸4采用可調(diào)節(jié)的固定支座17固定，可微調(diào)汽缸位置，使高速汽缸4的活塞桿與連桿16保持在同一軸線。連桿16在分水箱3進口處安裝有密封環(huán)21，防止水流滲漏。整個分水箱采用槽孔連接，且接口處涂有密封材料。
[0018]本實施例的控制箱8通過信號線控制換向開關6操作高速汽缸4補氣方向，以及高速汽缸4的動作。當稱重水箱進水口 10完全打開時，控制箱8開始記時，一定時間后，控制箱8傳送指令給換向開關6，改變高速汽缸4補氣方向，從而使高速汽缸4推動滑塊18關閉右腔室，此時控制箱8停止記時。同時控制箱8也將記錄下高速汽缸4向左和向右運動的時間。電子秤I測量該時間段內(nèi)流入的水體重量，將信號反饋給控制箱8，由其分析和計算流量。當稱重水箱2的水體達到一定量時，由第三排水口 12排水，當檢修稱重水箱需要排干水時，再由第四排水口 13排水。
[0019]本實施例的分水箱3由高速汽缸4配合完成水流切換，最短能在0.1s內(nèi)完成切換，能精確得出流入稱重水箱2的總時間。
[0020]圖4給出了流量測量的原理。分水箱滑塊尺寸(300X300mm)大于出水口尺寸(250 X 250mm)，在打開稱重水箱進口時，滑塊向后運動25mm至出口邊緣時，稱重水箱進口依然處于封閉狀態(tài)，當運動到另一邊緣(275mm)時，稱重水箱進口處于完全開啟狀態(tài)。因此，實際開啟和關閉的行程是25?275_。由孔口出流公式可知流量大小與出水口面積成正比，即與汽缸運動行程成正比。汽缸在開始運動和結(jié)束運動時，速度最慢。假設滑塊開啟時間h，關閉時間t2，停留時間t3，水體質(zhì)量為M，流量公式為:
[。。21] β%(?3-φ + φ)
[0022]在實際操作中t3在60s左右，t2時間一般在0.1?0.5s之間，而實際稱重水箱進水口開啟和關閉用時(行程25-275mm)更短，大致在0.06?0.3s內(nèi)?？紤]開啟和關閉時間，采用平均法可使時間測量精度控制在2%。以內(nèi)。電子秤精度控制在0.5%。以內(nèi)，裝置整體精度在2.5%。以內(nèi)。
[0023]圖5給出了采用該實用型進行的電磁流量計標定結(jié)果，該電磁流量計長期未使用，且安裝環(huán)境不完全符合安裝標準。采用率定儀可以修正電磁流量計AD變換參數(shù)，從而修正傳感器的漂移。
[0024]盡管本說明書較多地使用了電子秤1、稱重水箱2、分水箱3、高速汽缸4、空壓機
5、換向開關6、氣管7、控制箱8、信號線9、稱重水箱進水口 10、第一排水口 110、第二排水口110、第三排水口 12、第四排水口 13、鋼支架14、頭部進出氣口 150、尾部進出氣口 151、連桿16、汽缸固定支座17、滑板18、滑槽19、隔板20和密封環(huán)21等術語，但并不排除使用其他術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便的描述本發(fā)明的本質(zhì)，把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
[0025]應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術。
[0026]應當理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細，并不能因此而認為是對本發(fā)明專利保護范圍的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請求保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
【權(quán)利要求】
1.一種基于靜態(tài)稱重法的流量率定儀，其特征在于:包括電子秤(I)、稱重水箱(2)、分水箱(3)、高速汽缸(4)、空壓機(5)、換向開關(6)、控制箱(8)、鋼支架(14)、連桿(16)； 所述的高速汽缸(4)上設置有兩個高速汽缸進出氣口，分別為頭部進出氣口( 150)和尾部進出氣口(151)，所述的稱重水箱(2)上部設置有稱重水箱進水口(10)； 所述的分水箱(3)為雙層三腔構(gòu)造，其內(nèi)部通過設置的回行滑槽(19)和與滑槽契合的滑塊(18)將所述的分水箱(3)分隔成上下兩層，所述的分水箱(3)的下層中間設置有隔板(20)，將所述的分水箱(3)下層分隔成獨立的左腔室和右腔室，所述的左腔室下部設置有第一排水口( 110 )、右腔室下部設置有第二排水口( 111 )，所述的第二排水口( 111)通過管道與所述的稱重水箱進水口(10)連接；所述的滑塊(18)下底面與所述的隔板(20)上頂面貼合、并可在所述的回行滑槽(19)內(nèi)左右滑動； 所述的稱重水箱(2)放置于所述的電子秤(I)上，且不與其他任何裝置發(fā)生力學接觸，位于所述的鋼支架(14)內(nèi)腔中；所述的分水箱(3)、高速汽缸(4)、換向開關(6)、空壓機(5)順序安裝在所述的鋼支架(14)上梁上；所述的高速汽缸(4)的活塞桿通過所述的連桿(16)與所述的滑塊(18)固定連接，所述的空壓機(5)通過氣管(7)與所述的換向開關(6)連接，所述的換向開關(6)通過氣管(7)分別與所述的兩個高速汽缸進出氣口連接；當所述的空壓機(5 )通過氣管(7 )從頭部進出氣口( 150 )向高速汽缸(4)頭部補氣，從而帶動所述的連桿(16)推動分水箱(3)內(nèi)的滑板(18)在滑槽(19)中向左滑動，即可打開右腔室關閉左腔室、并通過所述的第二排水口(111)和重水箱進水口(10)向所述的稱重水箱(2)注水；所述的空壓機(5)通過氣管(7)從尾部進出氣口( 151)向高速汽缸(4)尾部補氣，從而帶動所述的連桿(16)推動分水箱(3)內(nèi)的滑板(18)在滑槽(19)中向右滑動，即可打開左腔室關閉右腔室、并通過所述的第一排水口(110)向外排走水流； 所述的控制箱(8)通過信號線(9)分別與所述的電子秤(I)、高速汽缸(4)和換向開關(6)連接，所述的控制箱(8)控制所述的換向開關(6)操作汽缸補氣方向，以及高速汽缸(4)的動作，并自動采集所有數(shù)據(jù)、自動分析數(shù)據(jù)和計算出流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于靜態(tài)稱重法的流量率定儀，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)包括:連桿(16)向右運動時間、連桿(16)停留時間、連桿(16)向左運動時間、水體重量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于靜態(tài)稱重法的流量率定儀，其特征在于:所述的高速汽缸(4)通過可調(diào)節(jié)的固定支座(17)固定安裝在所述的鋼支架(14)上梁上，其活塞桿與連桿(16)在同一軸線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于靜態(tài)稱重法的流量率定儀，其特征在于:所述的連桿(16)穿過所述的分水箱(3)上層外壁處設置有密封環(huán)(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于靜態(tài)稱重法的流量率定儀，其特征在于:所述的稱重水箱(2)外壁設置有第三排水口(12)，用于當稱重水箱(2)的水體達到一定量時向外排水；所述的稱重水箱(2)底部設置有第四排水口(13)，用于當檢修稱重水箱時向外排干水。
【文檔編號】G01F1/78GK104198020SQ201410465933
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】曾威, 楊建東, 王學武, 王炳豹, 郭文成, 姚尚武 申請人:武漢大學