[其他]明渠自動量水儀

無效

• 申請號: 87101303
• 申請日: 1987-01-20
• 公開（公告）號: CN87101303A
• 公開（公告）日: 1988-08-03
• 發明（設計）人: 牛奔;張仲煌;姜琳華
• 申請（專利權）人: 牛奔
• 主分類號: G01F1/34
• 分類號: G01F1/34
• 代理公司: 山東省專利服務處
• 代理人: 樊慶年

本發明涉及水計量儀，特別涉及明渠自動量水儀。

現在對明渠水進行測量，主要采用三種方法。第一種是流速面積法，第二種是特設設備量水法。第三種是用水工建筑物量水法。用流速面積量水法量水法量水，工作量大，可靠性差;采用特設設備量水，上游會發生淤積壅水現象，不利于漂浮物通過;利用水式建筑物量水，盡管比較經濟，但對于不同流量呈不同流態的涵閘不宜采用，且工作量大。

本發明的目的是克服公知技術的缺陷，提供一種不改變水流形態，不受漂浮物影響的自動量水儀。

本發明所說的明渠自動量水儀，是根據水力學中明渠均勻流和恒定漸變非均勻流的計算理論而研制的。在非均勻流的計算過程中，流量模數用被測段上的上下游斷面的平均值代替，同時認為斷面比能和水力坡降在被測段內成線性變化。量水儀固定在渠堤上，僅有三條埋在地下的測壓管和渠道相通。處于上游和下游的兩個測壓管是水力坡降測壓管。兩測點的距離以20-90米為宜。處于中間的測壓管是平均水深測壓管。由于被測段很短，在恒定漸變非均勻流狀態下，水深變化很緩，處于中間的水深測壓管測得的水深，即可作為平均水深。以此可算出平均流量模數。同時，因被測段流速水頭差很小，忽略流速水頭差仍能保證計算精度。因此，根據水力學中明渠恒定均勻流的基本方程，則有：

Q²＝K²J＝K²(ΔZ)/(ΔS) K＝ACR]]>

式中，Q-過流量

K-流量模數

J-水力坡降

ΔZ-水位差

ΔS-被測段長度

A-斷面面積

C-謝才系數（C＝ 1/(n)）

R-水力半徑

測流公式可簡化為：Q＝KJ]]>

因此本儀器既可用于均勻流測量也可用于恒定漸變非均勻流的測量。

本儀器把各水力要素（邊坡系數m、底寬b、糙率n）及被測段長度ΔS作為已知量輸入運算盤。僅把水深h和水位差ΔZ作為自變量，連續地輸入到儀器內進行運算。本發明的計算部分可以根據圖算原理進行說明。計算部分主要有兩個運算盤，一個活動連桿和一個記錄筆桿，兩個運算盤相當于兩個活動計算尺。一個是流量模數運算盤，它受水深的控制;另一個是水力坡降運算盤，它受上下游兩測點水位差的控制。流量模數運算盤是輸入了被測段各水力要素的算尺，水力坡降運算盤是輸入了被測段長度的算尺。水深測壓管將水位傳入浮筒，浮筒內的浮子帶動流量模數運算盤旋轉，輸出流量模數值。上下游兩測點的水位差使兩個轉輪產生旋轉角度差使滑動電極和電極滑道相接觸，接通開關電路，微電機工作。微電機帶動水力坡降運算盤輸出一水力坡降值。同時帶動動滑輪調節旋轉角差歸零。水力坡降的運算過程構成閉環調節系統。兩個運算盤的轉動，推動記錄筆桿在記錄盤上指出流量值，且點劃在記錄盤上。運算盤及記錄筆桿的排列如圖3。流量模數運算盤的標值軌跡為α₁lgK，水力坡降運算盤的標值軌跡為 1/2 α₂lgJ，記錄紙的標值為αlgQ。這種排列的動作結果是：αlgQ＝α₁lgK+ 1/2 α₂lgJ，這就把水力學中的乘法運算轉化為機械式的加法運算了。式中的α，α₁和α₂分別為流量、流量模數和水力坡降的尺系數。

本發明的自控電路由兩部分構成。第一部分是控制記錄盤的記錄電路，它是由晶體管、電阻和繼電器構成的正偏置電路。當放置在浮筒中的極板之間充水和受水位差控制的行程開關接通后，晶體管導通，繼電器吸合，記錄鐘即開始工作。當浮筒中無水或無水位差時，記錄鐘不工作。第二部分是微電機的調節電路，主要由晶體管、電阻和繼電器構成。當滑動電極和電極滑道接通時，有一個晶體管導通，一個繼電器吸合，微電機正轉;當滑動電極和另一個電極滑道接通時，另一個晶體管導通，另一個繼電器吸合，微電機反轉。水位差無變化時，滑動電極處于中立位置，微電機不工作。