[实用新型]明渠流量计

说明书

本实用新型为明渠流量计，是一种在明渠上通过节流装置，取出流量信号，用微电脑进行检测、显示、积算、打印记录的流量检测仪器。

明渠流量计主要用来检测城市环保污水排放、农田水利灌溉及水文测量。目前比较有代表性的是一种采用超声波液位检测的微电脑明渠流量计，其专利号为CN86206999，其优点是用超声波检测节流装置的液面，节流装置不会被污物卡住，但由于污水表面产生泡沫，因而易引起误测和失测，而且超声波检测受气温影响，测量精度差，装置复杂造价高。

本实用新型的目的是提出一种简单可靠而精度很高的液位检测装置，制成一种造价较低的明渠流量计，以适于广泛推广使用。

本实用新型的工作原理如下：明渠流量计，包括电脑主机（1）、节流装置（2），其特征是采用浮子室（3）、浮子（4）、传动带（5）、平衡锤（6）、动滑轮（7）、传动轮（8）、电位器W（9）组成精密液位传动装置，传动带连结浮子，经传动轮、动滑轮后固定在浮子室上盖，平衡锤悬挂于动滑轮下方。电位器轴（12）与传动轮（8）相连，电位器信号与电脑主机相连。节流装置，例如一种巴歇尔槽或堰板，将流过明渠的流量大小转换为节流装置内液面高低，并进而使与节流装置连通的浮子室内的浮子作上下变动；浮子的上下变动通过传动带带动传动轮和动滑轮，并使电位器轴转动，电位器阻值随之变化，该变化的电阻值送入电脑主机。电脑主机是一台检测变化电阻值或电压值的智能仪器，由流量引起的液面变化，由液面变化引起电位器的电阻变化信号，接入一片V／F转换芯片IC1上（见图4），同时给电位器和IC1加上标准参比电压（此电压由集成稳压源芯片IC6提供），电位器之电阻变化就成为电压变化，经IC1实现V／F转换，再经晶体三极管BG整形，成为可直接由电脑主机CPU芯片IC2检测的脉冲计数信号Vp。电脑主机按照流量、液面、浮子高度、电位器阻值之间的一系列传递关系，由软件计算出明渠内的瞬时流量、累积流量，并用LED数码显示及打印记录，完成明渠流量计的测量功能。设置动滑轮和平衡锤的目的是为了减少浮子室高度，使结构紧凑，且动滑轮的摩擦阻力不会影响传动精度。

为了克服常规浮筒绳或钢带可能产生的打滑或齿轮系传动的阻力，本实用新型的传动带和传动轮采用一种精密同步传动带及同步轮，由于其齿型设计独特，采用尼龙、玻璃纤维复合结构，既柔软紧扣传动轮，又不会伸长和产生打滑空程，大大提高上述机械传动的精度。分辨率可达±0.2mm，高于超声波测距±5mm的精度。另外，该同步带及同步轮均属标准件，可方便选用。

为了提高流量传感精度和分辨力，取消通常浮子液位计的减速齿轮组，从而减小了系统摩擦阻力，本实用新型的电位器是一种精密多圈式电位器，这种电位器采用温度系数很小的抗腐蚀的电阻丝绕制而成，在对应的阻值变化范围内，可作多达十圈的连续调节变化。电位器轴两端加有两个精密轴承，使误差大大减小。

一般电位器轴与传动轮之间加有变速之中间轮传动，但为了简化和提高传动精度，本实用新型采用将传动轮直接套在电位器轴上作传动，传动轮直接带动电位器轴转动。

本实用新型的优点是采用平衡锤和动滑轮后，浮子室高度可大大减少；采用同步传动带提高传动精度；采用多圈精密电位器可提高检测精度，增大测量范围。整套明渠流量计制成后，可利用软件功能实现按时、天、月、年的流量累计，流量超值报警，定时打印记录，流量趋势分析等一系列功能。

图1为本实用新型原理示意图。图2为传动轮、传动带采用精密同步传动带和传动轮之示意图。并表示传动轮套在电位器轴上作传动。图3为电脑主机原理框图，其中（13）为电源，（14）为显示、键盘、打印机部件，IC2为CPU芯片，IC3为地址锁存器芯片，IC4为数据存储器RAM芯片，IC5为程序存储器EPROM芯片，Vcc为电源正端，DB、AB、CB、分别代表数据、地址、控制总线，按照常规连接成一个单片微机小系统。图4为V／F转换部份原理图，未标志电阻电容均为IC1芯片通常接法。

按照附图可制成一台明渠流量计，其节流装置为标准堰板或巴歇尔槽，用塑料板焊接而成，可耐各种腐蚀；浮子室也用塑料板焊接而成，并和节流装置形成一整体，下部有孔相通，浮子为圆柱状，直径300mm，高60mm中空，也为塑料制成；同步传动带型号为模数制同步带，规格1.5×180×10mm；精密多圈电位器型号为WX5－3K，上述流量传感器发讯机构装于检测现场，通过一条三芯电缆将电位器阻值讯号送至仪器室或值班室内的电脑主机。也可将电位器和IC1、IC6装在现场流量发讯机构内，用电缆线传送Vp信号到电脑主机。电脑主机芯片型IC1为LM331；IC2为80C31；IC3为74HC373；IC4为6264；IC5为27C64；IC6为MC1403；BG为3DG6；显示采用LED数码管，打印机采用市售TPμP－40B型。