超聲波多普勒流向流速儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水文儀器領(lǐng)域，特別是涉及一種超聲波多普勒流向流速儀，其適用于江河、海洋、水文觀測(cè)站、船只浮標(biāo)、明渠等水域的流速、流向、水溫、深度的測(cè)量，也可進(jìn)行流量計(jì)量。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國(guó)水利水文系統(tǒng)測(cè)流主要使用的是傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)子流速儀，由于轉(zhuǎn)子流速儀是靠水流推動(dòng)葉片(或旋杯)傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)從而按一定的關(guān)系輸出脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行換算得出流速值的，但當(dāng)水流推動(dòng)傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也破壞了自然流場(chǎng)的型態(tài)，所以此類(lèi)流速儀測(cè)得的不是自然流場(chǎng)的流速值，影響了測(cè)量精度。當(dāng)流速太小推力不足于推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就無(wú)法測(cè)量，所以無(wú)法測(cè)弱流。由于傳感器是轉(zhuǎn)動(dòng)部件決定了其懼怕泥沙堵塞和水草漂浮物纏繞，會(huì)影響測(cè)量精度甚至無(wú)法測(cè)量。懼怕碰撞，容易變形，測(cè)量線性較差。超聲波多普勒流速儀采用超聲換能器，用超聲波探測(cè)流速，測(cè)量點(diǎn)在儀器機(jī)體前方，不破壞流場(chǎng)，是較先進(jìn)的測(cè)流技術(shù)，是目前世界上在實(shí)驗(yàn)室、江河、海洋測(cè)流中廣泛使用的主要設(shè)備。具有測(cè)量精度高，量程寬，可測(cè)弱流，也可測(cè)強(qiáng)流；感應(yīng)靈敏，分辨率高，不受啟動(dòng)流速限制；響應(yīng)速度快，可測(cè)瞬時(shí)流速，也可測(cè)平均流速；測(cè)量線性，流速檢定曲線一般不會(huì)變化；無(wú)活動(dòng)磨損部件，不存在泥沙堵塞或水草雜物纏繞等問(wèn)題；探頭堅(jiān)固耐用，不易損壞，可無(wú)人值守長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)?？梢?jiàn)，超聲多普勒流速儀最適合于泥沙懸浮物含量高，水草等漂浮物多的江河水域測(cè)流使用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種超聲波多普勒流向流速儀。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:
[0005]本實(shí)用新型是一種超聲波多普勒流向流速儀，由探頭、電纜、水面主機(jī)組成；所述的探頭通過(guò)電纜與水面主機(jī)連接，將水下信號(hào)輸送到水面主機(jī)上；所述的探頭包括兩個(gè)換能器、管體、導(dǎo)流頭、尾翼、旋吊轉(zhuǎn)子連接器和電路板；所述的導(dǎo)流頭固定在管體的前端，尾翼固定在管體的后端，使得管體內(nèi)腔形成一個(gè)密閉的空間；所述的旋吊轉(zhuǎn)子連接器的下端鉸接在管體頂面；所述的兩個(gè)換能器斜向安裝在管體前端的兩側(cè)，換能器的縱軸線與管體縱軸線形成夾角Θ，二只換能器夾角Θ的延長(zhǎng)線交匯處為流速的信息采樣窗口；所述的電路板安裝在管體內(nèi)。
[0006]本實(shí)用新型還包括壓力傳感器、溫度傳感器、流向傳感器和電路板支架；所述的電路板支架安裝在管體內(nèi)，電路板、流向傳感器皆安裝在電路板支架上，電纜穿過(guò)管體頂部的電纜出口與電路板電連接；所述的壓力傳感器安裝在管體內(nèi)后端的平面上；所述的溫度傳感器固定安裝在管體的上方。
[0007]所述的換能器的縱軸線與管體縱軸線的夾角Θ為7° ~20°。
[0008]所述的旋吊轉(zhuǎn)子連接器由旋轉(zhuǎn)吊桿、吊桿側(cè)板、平衡定位栓和吊桿座組成；所述的吊桿座固定在管體的頂面，吊桿座中部具有水平長(zhǎng)槽；所述的平衡定位栓以可拆卸的方式穿設(shè)固定吊桿座的水平長(zhǎng)槽內(nèi)；所述的吊桿側(cè)板為一叉形件，其兩叉臂活動(dòng)套接在平衡定位栓上，吊桿側(cè)板的上端與旋轉(zhuǎn)吊桿下端連接。
[0009]采用上述方案后，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0010]1、由于本實(shí)用新型具有一對(duì)分左右布置在探頭管體的前方換能器，與管體成一定夾角，二只傳感器夾角Θ的延長(zhǎng)線交匯處就是流速的信息采樣窗口，在導(dǎo)流頭前方約十幾厘米處，用超聲波探測(cè)流速，測(cè)量點(diǎn)在儀器機(jī)體前方，不破壞流場(chǎng)，流速采樣數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
[0011]2、由于本實(shí)用新型通過(guò)超聲波探測(cè)流速，利用聲學(xué)多普勒頻移法原理測(cè)算出流速值，由于超聲波的特性和探頭構(gòu)造決定了其反應(yīng)靈敏，沒(méi)有啟動(dòng)流速的問(wèn)題，可以測(cè)弱流，解決了測(cè)弱流的問(wèn)題，不破壞流場(chǎng)，不懼怕泥沙水草漂浮物，測(cè)量精度高，堅(jiān)固耐用，可無(wú)人值守長(zhǎng)時(shí)間自動(dòng)監(jiān)測(cè)使用?？蓽y(cè)量多個(gè)參數(shù)，能滿(mǎn)足不同場(chǎng)合的使用要求，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方便快捷。
[0012]3、由于本實(shí)用新型旋吊轉(zhuǎn)子連接器起吊纜(繩)和探頭的連接作用，使探頭能360度靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，確保測(cè)量精度。
[0013]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型探頭的軸測(cè)圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型探頭的立體分解圖；
[0017]圖4是本實(shí)用新型探頭的正視圖；
[0018]圖5是本實(shí)用新型探頭的俯視圖；
[0019]圖6是圖5沿B-B線的剖視圖；
[0020]圖7是圖4沿A-A線的剖視圖；
[0021]圖8是本實(shí)用新型的電路框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型是一種超聲波多普勒流向流速儀，由探頭1、電纜2、水面主機(jī)3組成。
[0023]所述的探頭I通過(guò)電纜2與水面主機(jī)3連接，將水下信號(hào)輸送到水面主機(jī)3上。
[0024]如圖2-圖7所示，所述的探頭I包括兩個(gè)換能器11、管體12、導(dǎo)流頭13、尾翼14、旋吊轉(zhuǎn)子連接器15、電路板16、壓力傳感器17、溫度傳感器18、流向傳感器19、電路板支架20、鉛魚(yú)吊孔21。
[0025]所述的旋吊轉(zhuǎn)子連接器15由旋轉(zhuǎn)吊桿151、吊桿側(cè)板152、平衡定位栓153和吊桿座154組成。所述的吊桿座154固定在管體12的頂面，吊桿座154中部具有水平長(zhǎng)槽155 ；所述的平衡定位栓153以可拆卸的方式穿設(shè)固定吊桿座154的水平長(zhǎng)槽155內(nèi)，在本實(shí)施例中，平衡定位栓153由兩個(gè)螺母1531和一根螺栓1532構(gòu)成(如圖5所示)，螺栓1532間隙穿過(guò)吊桿座154的水平長(zhǎng)槽155，兩個(gè)螺母1531分別螺接在螺栓1532的兩端而將螺栓1532固定夾持在吊桿座154上；平衡定位栓153可前后移動(dòng)和定位，起調(diào)節(jié)探頭I平衡的作用，測(cè)量時(shí)探頭I需保持和水平面平行。所述的吊桿側(cè)板152為一叉形件，其兩叉臂1521活動(dòng)套接在平衡定位栓153上，形成鉸接，吊桿側(cè)板152的上端與旋轉(zhuǎn)吊桿151下端連接。
[0026]所述的管體12為U字形圓筒結(jié)構(gòu)，前端為開(kāi)口，后端為密閉平面，導(dǎo)流頭13固定在管體12的前端，起導(dǎo)流減少水阻力的作用，尾翼14固定在管體12的后端，起定向和穩(wěn)定探頭的作用，安裝在管體12前端上的導(dǎo)流頭13使