[发明专利]一种泥沙起动流速测量装置

说明书

本发明提供一种泥沙起动流速测量装置，包括泥沙起动感应部件和流速垂线分布测量部件；流速垂线分布测量部件的流速测量控制电路包括电磁铁控制电路和流速显示电路；电磁铁控制电路包括挡水板、弹簧线圈和铁芯；流速显示电路包括永久磁铁、弹簧、滑动变阻器和电流表。挡水板受到水流冲击时，压缩弹簧线圈后，环绕于铁芯的通电线圈数目增大，继而使电磁铁磁力增大，进而推动永久磁铁压缩弹簧，由此使滑动变阻器的接入电阻减小，对应支路的电流增大；由于流速测量杆上各个位置的流速不同，因而各个电流表显示的电流不同，如此便可将垂向各位置的流速以电信号的形式输出，从而可根据电流与流速的关系推算出泥沙起动流速。

技术领域

本发明涉及水沙运动监测技术领域，具体涉及一种泥沙起动流速测量装置。

背景技术

河床上静止的泥沙颗粒，随着水流强度的增强，到一定条件时会开始运动，这种现象称为泥沙起动。泥沙起动与水运工程中的许多问题密切相关。例如：在航道整治中，欲增加航深，最传统的办法是通过束窄河道来增大流速以冲走多余泥沙。为达到这一目的，我们首先就需要弄清床面泥沙由静止状态转变为运动状态的水流条件，即泥沙起动条件。泥沙起动条件一般用垂线平均流速来表示，称为起动流速。

目前有关泥沙起动流速的测量存在以下三大难点：

(1)由于泥沙起动是一种随机现象，这给确定泥沙起动的临界水流条件带了困难。究竟怎样判断泥沙是否起动，目前尚无统一的方法。在大多数情况下的做法是直接肉眼判断，当观察到床面有泥沙开始运动时，便认为该水流条件即为泥沙的临界起动条件。然而，不同人的判断标准是不可能完全一样的，这使其测量结果存在明显的个体差异。

(2)常规流速测量装置大多在一定时刻只能测量某一点或某一微小水柱的流速(这类流速测量装置属于“点式”型)，这是无法求得该时刻垂线平均流速的；如采用沿垂线同时布置多台“点式”型装置的做法来测量垂线平均流速，其测量结果又常常会因多台测量装置对水流的扰动太大或装置间的相互干扰而致使测量结果不准确；另外，测量装置台数多，其购置成本将增大，其实际测量中的装置布置、安装也会变得困难。

(3)难以在泥沙起动时刻迅速而同步地测得该时刻的垂线平均流速。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种泥沙起动流速测量装置，包括泥沙起动感应部件和流速垂线分布测量部件，其中

泥沙起动感应部件包括面光源控制电路、斜反射镜和光控开关响应电路，面光源控制电路的面光源用于向斜反射镜发射光，斜反射镜用于向光控开关响应电路的光控开关反射面光源发出的光线；

流速垂线分布测量部件包括支架组件和流速测量杆，支架组件用于支撑流速测量杆，流速测量杆包括杆体和多个流速测量控制电路，杆体上沿长度方向布设有若干空腔，若干空腔的开口朝向相同，每一个空腔内都安装有一个流速测量控制电路，流速测量控制电路包括电磁铁控制电路和流速显示电路，电磁铁控制电路包括挡水板、弹簧线圈和铁芯，铁芯固定设置，弹簧线圈绕设在铁芯上，弹簧线圈的一端固定、另一端连接挡水板，挡水板布设在空腔的开口处，弹簧线圈导通外部电源，流速显示电路包括永久磁铁、弹簧、滑动变阻器和电流表；滑动变阻器与电流表串联，并和外部电源导通；永久磁铁滑动设在空腔内，永久磁铁的磁极与弹簧线圈的磁极相对设置，弹簧的一端连接永久磁铁，弹簧的另一端连接空腔的内壁，滑动变阻器的滑片与永久磁铁固定连接。

可选的，面光源为矩形面光源，面光源发出的光线垂直于水流方向且与水平面平行。

可选的，斜反射镜包括第一镜面、玻砖和第二镜面，第一镜面和第二镜面平行设置玻砖的两端，第一镜面和第二镜面都与水平面呈45°夹角。

可选的，流速垂线分布测量部件还包括显示板，显示板垂直设置在第二镜面的一侧，显示板与第二镜面呈45°夹角。

可选的，多个电磁铁控制电路并联设置。

可选的，多个流速显示电路并联设置。