[其他]超聲多普勒水流流速系數測定設備

無效

• 申請號: 87205185
• 申請日: 1987-09-28
• 公開（公告）號: CN87205185U
• 公開（公告）日: 1988-06-29
• 發明（設計）人: 袁家勒;何人杰;王素君
• 申請（專利權）人: 成都科技大學
• 主分類號: G01P5/08
• 分類號: G01P5/08;G01F1/66
• 代理公司: 成都科技大學專利代理事務所
• 代理人: 黃幼陵

本實用新型屬于水利量測技術領域，是一種測定超聲多普勒水流流速系數的設備。

根據超聲波在水中定向傳播及衰減較小的特點，在水中發射及接收超聲波，利用多普勒效應可推導出水流流速公式：V＝KfD（V被測點水流速度；fD多普勒頻率；K超聲多普勒水流流速系數）。fD可直接測出，而K的測定則是一個困難問題，檢索了1963年至現在的專利文獻，均未發現涉及超聲多普勒水流流速系數測定的技術，而成都科技大學學報81年第二期、86年第二期先后發表的兩篇論文“CDL－79型超聲多普勒流速儀”、“一種多功能超聲流速儀——CDL－82型超聲多普勒流速儀”中雖然介紹了利用多普勒效應測定流速的儀器，但儀器卻不完善，此種儀器只有在水流斷面上水質基本一致的條件下才適用，并且要借助“流量法”、“浮標法”等比測手段才能求出多普勒流速系數K，從而測得流速。

本實用新型的目的是要提供一種超聲多普勒流速系數測定設備，它不但能在水流斷面上水質差異大的條件下適用，而且能直接、簡便地得到多普勒流速系數，精確、實時地測得水流流速。

本實用新型的具體內容是：在成都科技大學學報所介紹的超聲多普勒流速儀上增設探頭驅動裝置，把探頭夾持在該裝置的探頭定位調節器上，從而使探頭既能沿水平方向作勻速直線運動，又能沿縱向調節位置，這樣就解決了各待測點的多普勒流速系數的測定問題。

對照流速公式V＝KfD可以看出，使用這種設備只需兩次測試即可得出多普勒流速系數K，從而得出V。例如：測某一水質條件下的水流速度V₀，首先讓探頭處于靜止狀態測出一個對應的多普勒頻率fD₀；然后，讓探頭迎著水流運動方向以V₁作勻速直線運動，再測出一個對應的多普勒頻率fD₁，則

K＝ (V₁)/(fD₁-fD₀) ，V₀＝KfD₀＝ (V₁)/(fD₁-fD₀) ·fD₀

測點的縱向定位通過操作探頭定位調節器使探頭縱向移動來實現，而測點的橫向定位靠底座的水平移動來實現。

本實用新型具有以下優點：

1.在水流斷面上水質不一致的條件下，能迅速、實時地測定出水流斷面上各點的超聲多普勒流速系數，從而得到各點的流速。

2.性能良好，探頭驅動裝置能保證在測試過程中探頭以預先設定的并具有適當精度的速度作勻速直線運動，因而所測水流速度較精確。

3.運用面廣，凡具備一定順直段的明渠水流中皆可使用。

4.結構簡單，使用方便。

本實用新型可廣泛用于水利工程、環境保護等領域。

本實用新型的具體結構由以下的實施例及其附圖給出。

圖1是本實用新型的結構示意圖。A－超聲波發收機、B－探頭、C－微型計算機系統、D－探頭驅動裝置。

圖2是探頭驅動裝置的結構簡圖。1－框架式機座、2－可調驅動系統、3－導軌、4－溜板、5－探頭定位調節器、6－步進電動機、7－驅動電源插座、8－驅動電源。

該設備由超聲波發收機（A）、探頭（B）、微型計算機（C）、探頭驅動裝置（D）組裝而成，探頭位于探頭驅動裝置上，由探頭定位調節器夾持，探頭與超聲波發收機之間及超聲波發收機與微型計算機系統之間用導線連接。

探頭驅動裝置由框架式機座（1）、可調驅動系統（2）、導軌（3）、溜板（4）、探頭定位調節器（5）、步進電動機（6）、驅動電源插座（7）、驅動電源（8）構成，導軌、可調驅動系統、步進電動機固定在框架式機座上，溜板配置在導軌上，探頭定位調節器設置在溜板上。

步進電動機要匹配相應的驅動電源，驅動電源的控制器可根據使用者的要求選擇“手動置定”（人為設定某個速度）或“自動程序控制”。

在設計和制造中值得注意的是：導軌應與機座形成整體剛性構架，以保證使用中導軌的直線度和穩定性；導軌與溜板間的配合面應精密加工以確保其間的摩擦阻力盡可能小，并在整個運動行程上均勻一致；驅動系統應盡量減少傳動誤差環節。