專利名稱：探測(cè)式水位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種探測(cè)式水位儀，該水位儀是用于水利物理模型試 驗(yàn)中測(cè)量水位的儀器，也適用于一般液位的測(cè)量以及明渠水量、大壩沉降、 大壩下游滲流量和蒸發(fā)量測(cè)量。具體涉及一種采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)探針探測(cè)水 面，又用步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)步數(shù)記錄7jC位高度的探測(cè)式水位儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的水位儀(也稱7K位計(jì)、液位計(jì))的形式眾多，在多達(dá)上百 種的水位儀產(chǎn)品中，其功能各異，分別具有不同的特點(diǎn)。用于水利物理模型 (水工、河工、港工)試驗(yàn)的多為跟蹤式水位儀，舉蹤式水位儀采用可逆電 機(jī)驅(qū)動(dòng)探針跟蹤水面，早期的有編碼盤式、電位器式等，近期的有光柵式和 容柵式。早期的跟蹤式水位儀存在機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械磨損或機(jī)械傳動(dòng)會(huì)產(chǎn) 生較大的誤差影響測(cè)量結(jié)果。近期的水位儀在機(jī)械結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)獲取方面有了 很大的改進(jìn)，但跟蹤式水位儀仍存在以下兩點(diǎn)不足，其一是探針跟蹤水面上 下運(yùn)動(dòng)時(shí)，水的表面張力和水面漂浮物會(huì)造成較大的誤差；其二是水流流速 較大時(shí)，跟蹤水面的探針會(huì)因阻水而抬高水位，造成誤差。 發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)以上的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種探測(cè)式水 位儀，以提高測(cè)量水位的準(zhǔn)確度。本實(shí)用新型在儀器組成結(jié)構(gòu)和測(cè)量方式兩 方面，針對(duì)傳統(tǒng)的跟蹤式水位儀的不足，采用探測(cè)式水位測(cè)量方法以及由步進(jìn)電機(jī)組成的探測(cè)式水位儀。該探測(cè)式水位測(cè)量方法和探測(cè)式7JC位儀可以克 服傳統(tǒng)技術(shù)中，水的表面張力和水面漂浮物會(huì)造成的誤差，還可消除跟蹤水 面的探針因阻水而抬高水位，造成的誤差。
完成上述發(fā)明任務(wù)的方案是 一種探測(cè)式水位儀，在鋼結(jié)構(gòu)支架上設(shè)有 探針與電子測(cè)控電路，其特征在于，
所述的鋼結(jié)構(gòu)支架上設(shè)有探針升降機(jī)構(gòu)，該探針升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是由 步進(jìn)電機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)探針升降；
所述的電子測(cè)控電路由單片機(jī)系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成，單片機(jī)系 統(tǒng)通過記錄步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)步數(shù)得到水位高度，顯示在液晶顯示器上，并由 串行口傳送到計(jì)算機(jī)；
所述探針升降的驅(qū)動(dòng)、水位高度的計(jì)數(shù)這兩個(gè)功能用一個(gè)主器件一一步 進(jìn)電才幾來實(shí)現(xiàn)。
所述的傳動(dòng)系統(tǒng)可以采用以下結(jié)構(gòu)
1, 步進(jìn)電機(jī)的軸上聯(lián)結(jié)同步輪，該同步輪上有同步帶，該同步帶上固定 有滑塊，并設(shè)有兩個(gè)滑動(dòng)桿作為所述滑塊的導(dǎo)軌；滑塊上固定探針管，所述 的探針通過鎖緊螺母固定在探針管上。本方案構(gòu)成"測(cè)桿式探測(cè)式水位儀"。 本結(jié)構(gòu)適于測(cè)量分辨率較高，但測(cè)量范圍不宜超過50cm的水位。
2、 步進(jìn)電機(jī)的軸上聯(lián)結(jié)有滾筒，該滾筒上繞有不銹鋼絲，該不銹鋼絲 通過導(dǎo)向輪后，下端固定有重垂；所述的探針固定在重垂下面。本方案構(gòu)成
"滾筒式探測(cè)式水位儀"。
整齊排繞在滾筒導(dǎo)線槽上的細(xì)鋼絲繩一端固定在滾筒上，另一端系一個(gè) 重垂沿導(dǎo)向輪垂直向下，重垂下端安裝探針，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)滾筒帶動(dòng)探針上下運(yùn)動(dòng)o
還可以采用與上述兩個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)不同的其他傳動(dòng)系統(tǒng)。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)探針下降，探針的尖端接觸水面時(shí)， 探針與水電阻接地線輸出的水電阻發(fā)生改變，把信息傳給單片機(jī)系統(tǒng)，單片 機(jī)系統(tǒng)通過記錄步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)步數(shù)換算成水位數(shù)據(jù)，顯示在液晶顯示器 上，并由串行口傳送到計(jì)算機(jī)。
本實(shí)用新型有以下優(yōu)化方案
1、 所述測(cè)桿式探測(cè)式水位儀的探針外面設(shè)有探針管，兩者通過鎖緊螺母 固定聯(lián)結(jié)；
2、 所述滾筒式探測(cè)式水位儀的探針的上端設(shè)有最大水深限位器，其結(jié)構(gòu) 是觸底限位器的導(dǎo)通由鋼絲繩的松緊控制；觸底限位器與步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng) 器連接(探針觸底時(shí)，鋼絲繩松弛，觸底跟位器導(dǎo)通，控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng));
3 、所述測(cè)桿式和滾筒式探測(cè)式水位儀的單片機(jī)系統(tǒng)上設(shè)有水位零點(diǎn)開
關(guān)；
4、所述滾筒式探測(cè)式7K位儀的傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾筒上和不銹鋼絲時(shí)，設(shè)有
與該滾筒平行的2個(gè)排線輪，以控制不銹鋼絲的排列。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案核心之一是不僅用步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)探針 探測(cè)水面，又用步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)步數(shù)記錄水位的高度，用一個(gè)器件實(shí)現(xiàn)了驅(qū) 動(dòng)和計(jì)數(shù)兩個(gè)功能。探測(cè)式水位儀由步進(jìn)電機(jī)、探針、水位零點(diǎn)開關(guān)、最大 水深限位、探針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及電子測(cè)控電路構(gòu)成。這里所述的電子測(cè)控電路由 單片機(jī)系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、風(fēng)扇、變壓器構(gòu)成。這里所述的探針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有 兩種，因而設(shè)計(jì)了兩種結(jié)構(gòu)不同的探測(cè)式水位儀。 一種稱測(cè)桿式，其測(cè)量分辨率較高，但測(cè)量范圍不宜超過50cm，它的探針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由同步輪、同步 帶、滑動(dòng)桿、滑塊、不銹鋼管、鎖緊螺母構(gòu)成。另一種稱滾筒式，其測(cè)量水 位的范圍較寬，它的探針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由滾筒、排線輪(2個(gè))、細(xì)不銹鋼絲、探 針觸底信號(hào)限位器、重垂、導(dǎo)向輪(2個(gè))構(gòu)成。
本實(shí)用新型技術(shù)方案的另一個(gè)核心是將跟蹤式測(cè)量方式改為探測(cè)式。 探測(cè)式的測(cè)量關(guān)鍵是測(cè)量一次水位，探針向下接觸一次水面。其測(cè)量過程是 水位測(cè)量前，由電子測(cè)控電路控制探針一直處于水面上方一定的高度，測(cè)量 水位時(shí)，探針向下剛一接觸到水面(此時(shí)已測(cè)出水位值)，馬上將探針又向
上提升到一定的高度，等待下一次測(cè)量。
本實(shí)用新型的探測(cè)式7jC位儀，可以克服傳統(tǒng)技術(shù)中水的表面張力和水面
漂浮物造成的誤差，還可以并消除跟蹤水面的探針因阻水而抬高水位，造成
的誤差。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的測(cè)桿式水位^J吉構(gòu)側(cè)-現(xiàn)圖。 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的測(cè)桿式水位儀結(jié)構(gòu)后一見圖。 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2的滾筒式7jc位儀傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1，參照?qǐng)D1:探測(cè)式水位儀由步進(jìn)電機(jī)l、同步輪2、同步帶3、 滑塊4、滑動(dòng)桿5、 6、揮:針管7、探針8、鎖緊螺母9、水電阻接地線10、 操作面板ll、 LCD顯示屏12、電子電路板13、變壓器14、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器15、 風(fēng)扇16、水位零點(diǎn)開關(guān)18、最大水深限位器19及鋼結(jié)構(gòu)支架17構(gòu)成。其 中同步輪2、同步帶3、滑塊4、滑動(dòng)桿5、 6、探針管7、探針8和鎖緊螺母9組成探測(cè)式水位儀1的探針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。其特征在于不僅用步進(jìn)電機(jī)正反 轉(zhuǎn)通過探針驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)探針沿滑動(dòng)桿上下運(yùn)動(dòng)，并用步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)步數(shù) 記錄水位的高度。將電機(jī)1固定在鋼結(jié)構(gòu)支架17上，探針8由鎖緊螺母9 固定在探針管7上，探針管7固定在滑塊4上，步進(jìn)電機(jī)通過同步輪2和同 步帶3聯(lián)結(jié)滑塊4帶動(dòng)揮:針8沿兩根滑動(dòng)桿5、 6上下運(yùn)動(dòng)。
實(shí)施例2，本實(shí)施例的探測(cè)式7M立儀測(cè)控原理和探測(cè)方式與實(shí)施例是一 樣的。其不同點(diǎn)探針驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)不一樣。參照?qǐng)D2:探測(cè)式水位儀的探針驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)由滾筒20、排線輪21(2個(gè))、細(xì)不銹鋼絲22、探針觸底信號(hào)限位器23、 導(dǎo)向輪24 ( 2個(gè))、支撐板(絕緣材質(zhì))25、重垂26及探針7組成。參考圖 3,將步進(jìn)電機(jī)l固定在支撐板上，滾筒19固定在步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸上，滾筒 19上下各有一個(gè)排線輪20,保證細(xì)不銹鋼絲21整齊排繞在滾筒19的導(dǎo)線 槽上，細(xì)不銹鋼絲21—端固定在滾筒19上，另一端系一個(gè)重垂25沿導(dǎo)向 輪22垂直向下，重垂25下端安裝探針8，步進(jìn)電機(jī)1旋轉(zhuǎn)滾筒19帶動(dòng)探針 8上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)水位的測(cè)量。
權(quán)利要求1、一種探測(cè)式水位儀，在鋼結(jié)構(gòu)支架上設(shè)有探針與電子測(cè)控電路，其特征在于，所述的鋼結(jié)構(gòu)支架上設(shè)有探針升降機(jī)構(gòu)，該探針升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是由步進(jìn)電機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)探針升降；所述的電子測(cè)控電路由單片機(jī)系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成，單片機(jī)系統(tǒng)通過記錄步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)步數(shù)得到水位高度，顯示在液晶顯示器上，并由串行口傳送到計(jì)算機(jī)；所述探針升降的驅(qū)動(dòng)、水位高度的計(jì)數(shù)兩個(gè)功能用一個(gè)主器件--步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)式7jc位儀，其特征在于，所述的傳動(dòng)系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)是步進(jìn)電機(jī)的軸上聯(lián)結(jié)同步輪,該同步輪上有同步帶，該同步帶上 固定有滑塊，并i殳有兩個(gè)滑動(dòng)桿作為所述滑塊的導(dǎo)軌；所述的探針固定在該 滑塊的下方，構(gòu)成測(cè)桿式探測(cè)式水位儀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的探測(cè)式水位儀，其特征在于，所述探針通過鎖 緊螺母與探針管聯(lián)結(jié)，并可以伸長(zhǎng)或縮短。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)式水位儀，其特征在于，所述的傳動(dòng)系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)是步進(jìn)電機(jī)的軸上聯(lián)結(jié)有滾筒，該滾筒上繞有不銹鋼絲，該不銹鋼 絲通過導(dǎo)向4侖后，下端固定有重垂；所述的揮^十固定在重垂下面，構(gòu)成滾筒 式探測(cè)式水位儀。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的探測(cè)式水位儀，其特征在于，所述探針升降機(jī)構(gòu)設(shè)有探針觸底信號(hào)限位器，其結(jié)構(gòu)是觸底限位器的導(dǎo)通由鋼絲繩的松緊 控制；觸底限位器與步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的探測(cè)式水位儀，其特征在于，設(shè)有與該滾筒平 行的2個(gè)排線輪，以控制不銹鋼絲在滾筒導(dǎo)線槽上的排列。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1~6之一所述的探測(cè)式水位儀，其特征在于，單片機(jī) 系統(tǒng)上設(shè)有水位零點(diǎn)開關(guān)。
專利摘要探測(cè)式水位儀，在鋼結(jié)構(gòu)支架上設(shè)有探針與電子測(cè)控電路，其特征在于，在鋼結(jié)構(gòu)支架上設(shè)有探針升降機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)探針升降；電子測(cè)控電路由單片機(jī)系統(tǒng)和步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成，單片機(jī)系統(tǒng)記錄步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)步數(shù)得到水位高度顯示在液晶顯示器上，并由串行口傳送到計(jì)算機(jī)；探針升降的驅(qū)動(dòng)、水位高度的計(jì)數(shù)兩個(gè)功能用一個(gè)主器件——步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同，本實(shí)用新型又分為測(cè)桿式探測(cè)式水位儀和滾筒式探測(cè)式水位儀。本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)技術(shù)水表面張力和漂浮物造成的誤差，還可消除探針阻水而抬高水位造成的誤差。
文檔編號(hào)G01F23/00GK201302471SQ20082021657
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者嚴(yán)根華, 吳永進(jìn), 密 周, 秋 王, 趙建均, 陳發(fā)展 申請(qǐng)人:水利部交通部電力工業(yè)部南京水利科學(xué)研究院