专利名称：一种水库大坝渗流流量的测量传输装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种流量的测量装置，特别是涉及一种水库大坝渗流流量的测量传输
装置。
背景技术：
在我国数量众多的中小型水库中，大多数都是在上世纪五十 七十年代用土、石 料筑成的。由于土石坝体自身的密实程度有限，大坝总存在不同程度的渗漏。当水库上游 水位变化时，从坝体渗漏出来的水流量也会跟着变化。 一座运行多年的水库，其坝体内部渐 趋均匀和稳定，所以这种渗流量随上游水位变化的规律也趋于稳定。因此，渗流的大小就成 为衡量该水库大坝是否安全运行的重要指标，根据国家水库土石坝安全监测规范，水库管 理者每天必须观测大坝渗流流量并汇成报表，形成历史档案，以此对水库工程运行情况进 行综合分析。 目前渗流量的自动检测主要有采用节流装置如三角形薄壁堰、梯形堰等堰式测流 板和采用巴歇尔槽的槽式测流器，这些装置都是依靠测量液位高度来间接测量流量的。根 据水力学原理，流过堰口或槽口的流量与堰口水头高度满足一定的单值关系，所以只需测 出堰口的水头高度，就可以计算出大坝的渗流量。目前测量液位的传感器产品主要有压阻 式、超声波式、磁致伸縮式可供选择。后两种产品价格很高，对于大范围推广应用尚有难度， 而前一种产品只有在量程比较大如3米以上的情况下才能保证较好的测量精度，而在小量 程时精度则不够理想。由于水库渗流明渠中的水深通常不到1米，这时如果用压阻式液位 传感器去测量将会存在较大误差；另一方面，渗流明渠都在野外，测量装置必须经受风雨、 日晒、雷电等严酷环境。压阻式液位传感器由于自身结构的缘故，在遭受感应雷击后损坏的 几率是比较大的，这使得装置后期维护的成本风险增加。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种成本低、耐用性好和精度高的 水库大坝渗流流量的测量传输装置。 本发明采用了在工业生产过程中广泛用来测量位移和距离的差动变压器，具有灵 敏度高、精度好的特点，通过差动变压器与浮子、杠杆、磁芯等机械零件和铁心线圈部件配 合，耐用性好，即使受到感应雷击也不会损坏，减少了装置后期维护工作量，为节省成本奠 定了好的基础。 本发明的目的通过如下技术方案实现 —种水库大坝渗流流量测量传输装置，包括现场测量单元和室内接收单元；所述 现场测量单元包括流量测量装置和传输电路；所述流量测量装置包括三角形测流堰、隔渣 筒、浮子，导杆、导向环和差动变压器；所述三角形测流堰嵌入渗流明渠挡水堰中与浮子连 接，浮子和导杆固接，导杆与可移动衔铁连接； 所述差动变压器包括；副边 组、原边线圈绕组和可移动衔铁，是一个耦合系数随着衔铁上下移动而跟着改变的装置；原边线圈绕组有两个匝数相同的绕组，同相连接；副边绕组有两个匝数相同的绕组，反相连接形成差动接法；副边绕组和原边线圈绕组都绕制在磁芯上；与磁芯材质相同的可移动衔铁位于副边绕组和原边线圈绕组之间，随浮子升降而上下移动； 所述传输电路包括正弦波发生器、功率放大器、位移信号相敏整流器、滤波器、调零和调幅电路、模/数转换器、第一微处理器、渗流量液晶显示屏、RS-485总线逻辑电路和DC-DC电源变换器；所述原边线圈绕组通过功率放大器与正弦波发生器连接；两个副边绕组反向串联后与信号相敏整流器连接，相敏整流器的输出与滤波器相接，滤波器的输出与调零和调幅电路连接；DC-DC电源变换器的输入接外部电源总线；模/数转换器的一端与调零和调幅电路相连接，另一端与第一微处理器相连；渗流量液晶显示屏和RS-485总线逻辑电路都与微处理器相连接； 室内单元包括液晶显示器、第二微处理器、直流稳压电源和第二 RS-485总线逻辑电路；所述直流稳压电源+24V经外部总线给现场单元供电，第二微处理器分别与液晶显示器和第二 RS-485总线逻辑电路连接。 为进一步实现本发明目的，所述导杆穿过导向环与可移动衔铁连接。
所述浮子和导向环位于隔渣筒内，导向环和隔渣筒都固定在堰渠的侧壁上。
所述现场测量单元被密封于防水铝盒中。 所述第一微处理器和第二微处理器选用AT89C51型微处理器。
本发明具有如下的优点和积极效果 (1)浮子作为检测液位的装置工作十分可靠，它不受渗流堰渠底淤泥的影B向，也不受天气温度的影响。
(2)浮子材料为塑料或不锈钢，长期使用不锈蚀不损坏。 (3)差动变压器灵敏耐用、精度高，它被广泛用于测量工业生产过程中的距离和位移等物理量。 (4)现场和室内单元设计有RS-485总线逻辑电路，可以将大坝渗流量信号传输到管理中心进行显示和存贮，形成历史数据档案，管理人员可据此来分析水库大坝运行情况。
图1是水库大坝渗流流量的测量传输装置的测量装置结构示意图。
图2是传输电路框图。
图3是传输电路电气原理图。
图4是室内接收单元电气原理图。
具体实施例方式为进一步了解装置的工作原理，下面结合附图对本发明做进一步说明
如图1所示，一种水库大坝渗流流量测量传输装置，由现场测量单元和室内接收单元组成。现场测量单元包括流量测量装置9和传输电路。流量测量装置包括三角形测流堰1、隔渣筒2、浮子3，导杆4、导向环5和差动变压器9 ;传输电路包括正弦波发生器12、功率放大器10、位移信号相敏整流器11、滤波器13、调零和调幅电路16、模/数转换器17、第
4一微处理器14、渗流量液晶显示屏15、RS-485总线逻辑电路18、DC-DC电源变换器19以及 电气线路板。 三角形测流堰1嵌入渗流明渠挡水堰中，浮子3和导杆4固接，导杆4穿过导向环 5与差动变压器可移动衔铁6连接。浮子3和导向环5位于隔渣筒2内，导向环5和隔渣筒 2都固定在堰渠的侧壁上。差动变压器9包括可移动衔铁6、副边绕组7和原边线圈绕组8， 是一个耦合系数随着衔铁上下移动而跟着改变的装置。原边线圈绕组8有两个匝数相同的 绕组，同相连接；副边绕组7也有两个匝数相同的绕组，反相连接形成差动接法；副边绕组 7和原边线圈绕组8都绕制在磁芯上。可移动衔铁6位于副边绕组7和原边线圈绕组8之 间，可移动衔铁6与磁芯材质相同，随浮子升降而上下移动，使可移动衔铁6与磁芯的气隙 改变，进而改变差动变压器的耦合系数，致使动变压器副边绕组7输出电压发生改变，从而 将液位的变化检测出来。原边线圈绕组8通过功率放大器10与正弦波发生器12连接，功 率放大器10与正弦波发生器12构成正弦波驱动电路；两个副边绕组反向串联后与信号相 敏整流器11连接，相敏整流器11的输出与滤波器13相接，滤波器13的输出与调零和调幅 电路16连接，并在取样电阻上获得与液位高度成比例的电压信号。DC-DC电源变换器19的 输入接外部电源总线20，其输出是+5V电压，给集成电路等各用电部分提供直流电源。模/ 数转换器17的一端与调零和调幅电路16相连接，另一端与第一微处理器14相连。渗流量 液晶显示屏15和RS-485总线逻辑电路18都与微处理器相连接；现场测量单元被密封于防 水铝盒中。 如图3所示，差动变压器9是按电磁感应原理工作的，必须给原边绕组提供幅度 和频率都要十分稳定的正弦波激励信号，这一任务是由差动变压器集成电路芯片NE552021 完成的。在该集成电路芯片21包含了正弦波发生器12、功率放大器10和位移信号相敏整 流器11。图3中第十电容C10用来调整正弦波的震荡频率，第二电阻R2、第六电容C6组成 移相电路，使相敏整流器的参考信号与输入信号相位一致，从而改善电路性能。第二电阻 R2、第三电阻R3、第八电容C8、第九电容C9与集成电路芯片NE5520 21内部的辅助运算放 大器一起构成二阶有源低通滤波器，对位移信号相敏整流器11的输出信号进行有效滤波。
电压/电流转换电路包括第一运算放大器A1、第二运算放大器A2以及第四电阻 R4、第五电阻R5、第六电阻R6和取样电阻RL，将位移信号相敏整流器11的输出电压变换成 电流信号。图中第五电阻R5可以调节输出电流的量程，也即调节液位变化的最大高度，第 一电位器W1用来调节输出电流的零位，即液位变化的最小值。第八电阻R8、第九电阻R9、 第五电容C5、稳压二极管VZ2为零位调整提供稳定基准。模/数转换器17的输入信号正 是来自取样电阻RL上的电压，在第一微处理器14的控制下，完成从模拟信号到数值数据的 转换工作，并读入第一微处理器14中进行处理。转换成工程单位——渗流流量后，转换结 果一方面送现场液晶屏15 (0CMC2X20)进行显示，另一方面送给RS-485总线逻辑电路18经 由外部总线电缆送往管理中心的接收单元，供管理人员分析处理。 DC-DC电源变换器19由第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、肖特 基二极管VZ1、开关稳压集成电路IC1共同组成，负责把管理中心送来的+24V直流电源变为 +5V，以便给各部分电路提供工作电源。 为减小电路功率消耗，开关稳压集成电路IC1可选开关稳压集成电路LM567-5. 0， 差动变压器型号可选TD1-200型，驱动集成电路IC6型号选NE5520，模/数转换器型号选TLC549，第一微处理器IC3型号选用AT89C51型，第一运算放大器A1和第二运算放大器A2 的型号都选用TL082型，RS-485总线逻辑电路选MAX1487，现场液晶屏15的液晶显示器型 号为0CMC2X20。 如图4所示，室内单元包括液晶显示器22、第二微处理器23、直流稳压电源24、第 二 RS-485总线逻辑电路25共同组成。其中直流稳压电源+24V经外部总线给现场单元供 电，第二微处理器23分别与液晶显示器22和第二 RS-485总线逻辑电路25连接，控制通信 的进程，通过二 RS-485总线逻辑电路25与现场单元进行通信，接收现场的渗流量数据，然 后送给液晶显示器22进行显示。室内接收单元位于监测中心，其元器件的选择与现场单元 一致，其中液晶显示器22用0CMC2X20，第二微处理器23同第一微处理器。
从监测中心到现场须敷设二条电缆以便输送电源和传递信号。这二条户外电缆必 须穿过镀锌钢管来保护，且钢管与钢管的连接处应做导电连接，穿线钢管必须埋地敷设，并 在适当地方与保护地极连接，以防止感应雷电引入系统造成损坏。 本发明可以按下述步骤实施①在水库大坝渗流明渠上筑一个挡水堰，堰体中间 开一个宽约300mm深约400mm的缺口。②根据水库大坝渗流情况，用不锈钢板制作一个三 角型测流堰板，并将这个堰板嵌入上述的挡水堰中。③按图l安装好现场隔渣筒、浮子、导 杆、导向环等机构。 按图3所示的现场测量单元电气原理图制作电气线路板，并将图中各 元件焊接在电气线路板上。⑤按图4所示的室内接收单元电气原理图制作电气线路板，并 将图中各元件焊接在电气线路板上。⑥从现场到管理中心挖一条深30cm左右的地沟，将带 屏蔽的护套电缆穿过镀锌钢管从现场引到管理中心，注意钢管与钢管的连接处要保证良好 导电，以便起到屏蔽感应雷电的作用，最后将穿线钢管填埋。⑦分别编写现场单元和接收单 元的微处理器工作程序并连机调试。完成上述工作后系统即可上电运行。
权利要求
一种水库大坝渗流流量测量传输装置，包括现场测量单元和室内接收单元；所述现场测量单元包括流量测量装置和传输电路；其特征在于所述流量测量装置包括三角形测流堰、隔渣筒、浮子，导杆、导向环和差动变压器；所述三角形测流堰嵌入渗流明渠挡水堰中与浮子连接，浮子和导杆固接，导杆与可移动衔铁连接；所述差动变压器包括；副边绕组、原边线圈绕组和可移动衔铁，是一个耦合系数随着衔铁上下移动而跟着改变的装置；原边线圈绕组有两个匝数相同的绕组，同相连接；副边绕组有两个匝数相同的绕组，反相连接形成差动接法；副边绕组和原边线圈绕组都绕制在磁芯上；与磁芯材质相同的可移动衔铁位于副边绕组和原边线圈绕组之间，随浮子升降而上下移动；所述传输电路包括正弦波发生器、功率放大器、位移信号相敏整流器、滤波器、调零和调幅电路、模/数转换器、第一微处理器、渗流量液晶显示屏、RS-485总线逻辑电路和DC-DC电源变换器；所述原边线圈绕组通过功率放大器与正弦波发生器连接；两个副边绕组反向串联后与信号相敏整流器连接，相敏整流器的输出与滤波器相接，滤波器的输出与调零和调幅电路连接；DC-DC电源变换器的输入接外部电源总线；模/数转换器的一端与调零和调幅电路相连接，另一端与第一微处理器相连；渗流量液晶显示屏和RS-485总线逻辑电路都与微处理器相连接；室内单元包括液晶显示器、第二微处理器、直流稳压电源和第二RS-485总线逻辑电路；所述直流稳压电源+24V经外部总线给现场单元供电，第二微处理器分别与液晶显示器和第二RS-485总线逻辑电路连接。
2. 根据权利要求1所述的水库大坝渗流流量测量传输装置，其特征在于所述导杆穿 过导向环与可移动衔铁连接。
3. 根据权利要求1所述的水库大坝渗流流量测量传输装置，其特征在于所述浮子和 导向环位于隔渣筒内，导向环和隔渣筒都固定在堰渠的侧壁上。
4. 根据权利要求1所述的水库大坝渗流流量测量传输装置，其特征在于所述现场测 量单元被密封于防水铝盒中。
5. 根据权利要求1所述的水库大坝渗流流量测量传输装置，其特征在于所述第一微处理器和第二微处理器选用AT89C51型微处理器。
全文摘要
本发明公开了一种水库大坝渗流流量测量传输装置，包括现场测量单元和室内接收单元；现场测量单元包括流量测量装置和传输电路；流量测量装置包括三角形测流堰、隔渣筒、浮子，导杆、导向环和差动变压器；三角形测流堰嵌入渗流明渠挡水堰中与浮子连接，浮子和导杆固接，导杆与可移动衔铁连接；差动变压器包括副边绕组、原边线圈绕组和可移动衔铁，耦合系数随着衔铁上下移动而跟着改变的装置；可移动衔铁位于副边绕组和原边线圈绕组之间，随浮子升降而上下移动。本发明浮子作为检测液位的装置工作十分可靠，它不受渗流堰渠底淤泥的影响，也不受天气温度的影响。差动变压器灵敏耐用、精度高，它被广泛用于测量工业生产过程中的距离和位移等物理量。
文档编号G01F23/30GK101694395SQ20091017481
公开日2010年4月14日 申请日期2009年10月16日 优先权日2009年10月16日
发明者胡兴刚 申请人:华南理工大学;