[发明专利]水流流速流向传感器

说明书

本发明提供了一种水流流速流向传感器，属于传感器技术领域，包括万向板，万向板一侧边固连转向轴，转向轴上部与机架底座转动连接；机架底座上方设有支撑架，转向轴上端依次套装第一凸轮和第二凸轮，第一凸轮左端及第二凸轮右端分别通过水平伸缩元件与支撑架相连；中空的万向板内设有水轮，与水轮同轴固定的齿轮与杠杆末端单齿啮合，杠杆的中部铰接在万向板上、另一端与传导轴铰接，传导轴顶部贯穿机架底座通过垂直伸缩元件与支撑架相连；水平伸缩元件及垂直伸缩元件上均设有与接收器相连的应变光栅。水流冲击万向板及水轮转动，通过水平伸缩元件上应变光栅的应变差，测量水流流向，通过垂直伸缩元件上应变光栅感应的应变变化频率，测量流速。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，更具体地说，是涉及一种水流流速流向传感器。

背景技术

海上结构在长期使用过程中，始终不断遭受海洋洋流的冲刷、海洋波浪冲击以及海洋生物滋生等因素的影响，从而出现海上结构基础动力软化、材料侵蚀老化现象，导致海上结构构件及整体抗力的衰减，影响结构的安全度和耐久度。因此，长期监测海洋洋流情况，对掌握海上结构物的性能演变，评价结构的工作状态，针对性进行合理的养修，避免各种安全事故发生，确保海上结构物的安全和提高使用年限具有重要意义，而水流流向是影响海洋施工平台安全的主要因素之一，对海洋水流流向监测将为海上结构物的正常使用提供安全保障。

流速流向测量是水文工作的重要内容，涉及防洪安全与管理、水资源开发与利用等多个方面。传统流速流向测量仪器存在着信号易受干扰、测量误差大、电路复杂且故障率高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水流流速流向传感器，以解决现有技术中存在的传统流速流向测量仪器存在信号易受干扰、测量误差大、电路复杂且故障率高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种水流流速流向传感器，包括用于感应水流流向的万向板，所述万向板的一侧边固连转向轴，所述转向轴的上部设置于机架底座上，所述转向轴相对所述机架底座转动连接；所述机架底座的上方设有支撑架，所述转向轴的上端依次套装第一凸轮和第二凸轮，所述第一凸轮左端及第二凸轮右端分别设有导向机构，所述导向机构通过水平伸缩元件与支撑架相连；所述万向板为中空壳体，所述万向板内设有用于感应水流流速的水轮，所述水轮与齿轮同轴固定，所述齿轮与杠杆的末端单齿啮合，所述杠杆的中部铰接在所述万向板上，所述杠杆的另一端与所述传导轴铰接，所述传导轴贯穿所述机架底座，所述传导轴顶部通过垂直伸缩元件与所述支撑架相连；所述水平伸缩元件及所述垂直伸缩元件上均设有与接收器相连的应变光栅。

进一步的，所述万向板的一侧水平设有文丘里管，所述文丘里管的大径端对应设置在转向轴一侧，所述文丘里管的开口设置在大径端、且开口朝向万向板外侧，所述水轮的轮缘上间隔设有若干个水槽，所述文丘里管的小径端朝向水槽设置。

进一步地，所述转向轴为管状，所述传导轴设置在转向轴内，所述传导轴的上端延伸至转向轴外部，所述转向轴顶部设有用于对传导轴限位的限位块。

进一步地，所述水平伸缩元件及所述垂直伸缩元件均为应变弹簧，所述应变光栅设置在应变弹簧上能够产生应变的直线段，所述应变弹簧的一端与支撑架相连，所述应变弹簧的另一端与传导轴上端、导向机构相连。

进一步地，所述支撑架为π形框架，所述支撑架包括第一立柱、第二立柱和横梁，所述第一立柱和第二立柱对称设置于所述转向轴两侧，所述横梁与所述第一立柱及第二立柱的上端固连，所述第一立柱和第二立柱的下端设置于所述机架底座上，所述第一立柱和第二立柱分别与所述导向机构配合；所述横梁上方设有延伸架，所述传导轴上端穿过横梁中部的通孔与应变弹簧相连。