[其他]电子水量仪

说明书

本实用新型涉及到一种用于计量各种输水渠道流通水量的测量仪器，特别是用于代有标准三角形、矩形、梯形堰口及巴歇尔水槽的渠道。

灌渠流通水量的计算对于落实“以亩配水，以水计征”，实行科学管理起着关键的作用。通常使用的计量方法是管水员计录标尺上的水位。因为在渠道的形状、纵坡、断面、糙率确定以后，任一时刻某一断面上的流量和水位高度有单一的函数关系：Q＝f（h）。管水员每间隔△t时间将记录的水位换算成流量然后用W＝ΣQ·△t来求出某一段时间的流通水量。用这种方法不但工作枯燥繁重，而且计算结果十分粗糙。欲保证计量精度则要求△t尽量缩短，这当然是做不到的。随着测水技术的发展，目前采用了渠道日记水位计，用浮子机构带动指针在图纸上自动记录水位的变化。这虽然可以保证计量精度，但每日取收图纸，转换计算相当烦琐，而且不能随时观测流通总量，使用十分不便。

本实用新型的目的即是设计一个连续监测水位并能将流通总量随时以数字显示的便于安装移动和野外作业的方便水量仪，特别是用在代有标准堰口或巴歇尔水槽的场合。

本实用新型的工作原理是通过一个浮子式水位采样机构（图1）将水位变化采样，通过一个可变电阻式模数转换器（图2）转化为脉冲量输出。特殊设计的可变电阻（R）调整控制脉冲输出，使其单位时间的脉冲个数和某一确定渠道截面上对应高度的流量成线性关系，再将脉冲输入到串行计数器P上累加就可得到任意时刻渠道流通水量的数值，此数值可通过一个液晶显示器完成显示。

下面结合附图进一步说明本实用新型的结构和工作过程。

图1为水位采样机构的结构示意图。

图2为可变电阻式模数转换器的电路图。

图3为电子水量仪的正面視图。

图4为可变电阻器的一个实际设计方案示意图。

参照图1，水位采样机构有六个代槽轮盘分为两组同轴装配在仪器壳体（Y）上。其中一个代浮子（A）的水位采样轮（L）和一个控制轮（H）及一个张紧轮（I）同轴装配，一个代配重体（B）的平衡轮（C）和另一个张紧轮（D）一个电阻轮（E）同轴装配。其中两个张紧轮用一柔索（J）按顺时针方向绕连在一起（图1乙－乙剖），电阻轮和控制轮用一裸导线（V）按逆时针方向绕连在一起（甲－甲剖）。选择浮子重量略大于配重体，使得在浮子随水位升降时会因配重体的作用使两个轴产生逆时针或顺时针的转动。张紧轮的设置和两对轮绕连方式相反是为了保证裸导线（V）和电阻轮的槽底保持一定的压力。在电阻轮的两侧排布着电阻（F），这些分立电阻用短裸导线（m）串联成一个可变电阻器（R），短裸导线（m）依次横穿过电阻轮的沟槽在槽底形成一组平行的可变电阻器的输出触点。当水位变化形成电阻轮旋扭时对应不同的位置时裸导线（V）分别短路掉不同数量的分立电阻而引起输出电阻值的相应变化。从而把水位的变化转换为电阻变化。这个可变电阻器在图2中表示为R。R的实际设计示意图如图4，其中X值为40～80。图2是一个单结晶体管（BG₁）组成的自激式脉冲振荡电路和一个由3CG系列高频三极管（BG₂）所组成的单级增益放大电路所组成。当可变电阻值的变化范围选在15K～1.2M之间，充电电容C选取5μ～10μ之间可以很好地组配使自激振荡电路在单位时间发出的脉冲个数和某一测量环境下（包括渠道的形状、纵坡、截面、糙率）通过截面的流量成简单的线性关系。实际上脉冲个数就相当于单位时间流通的水量数。将脉冲送往BG₂经放大后触发串行计数器（P）完成累加计数。累加值通过液晶显示电路（Q）驱动液晶显示板（q）加以显示。这样任意时刻流通水量的累加值可以随时从显示板上读出来。本实用新型的设计关键在于这个特殊设计的变阻器，它能须在水位变化的同时也相应输出不同阻值而且这个阻值随高度变化的函数R＝F（h）应和f（h）函数成简单的线性关系。本实用新型中例举了个轮式可变电阻装置，主要是由电阻轮和控制轮阻成，电阻轮用绝缘材料制成，电阻器由分立电阻串联而成，依串联的顺序交叉分布在电阻轮两侧。一般情况下由40～80个电阻组成，电阻个数多则量测精度高，分立电阻值的确定要根据量测渠道的具体情况，具体地说取决于截面流量和水位的函数关系。设计的要点是分立电阻决定的输出电阻函数曲线应和流量－水位高度曲线相结合。也可设计特殊滑动式变阻器来完成、可按渠道不同的情况换上相应设计可变电阻器来完成计量工作。对应不同水位时各标准堰口或巴歇尔水槽的流量刻在流量刻度盘（Z）上，盘上有一和电阻轮同轴转动的指针（G）当浮子上下浮动时指针即可指到对应堰口或巴歇尔水槽对应的流量也可用此来校正浮子位置和调整可变电阻的阻值。图3中的O为电源开关，l为初始计量时液晶显示置“O”按纽。

图2中R₁₂₆，C₁，2DW起稳压作用，R₁₂₂，R₁₂₃和R₁₂₅与BG₁组成单级放大电路。其中R₁₂₂取50Ω～100Ω，R₁₂₁取800Ω～900Ω之间为好，在BG₂采用3CG14时，R₁₂₃取13K，R₁₂₄取39K，R₁₂₅取1.8K。