[发明专利]用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置及方法

说明书

本发明公开了用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置及方法。该用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置包括测量装置，该测量装置包括测量仪和监测探头，还包括测速和测深相互切换的切换组件；还包括调节所述测量装置位置的调节装置，包括左右位置调节组件、前后位置调节组件以及高度调节组件；所述切换组件与所述高度调节组件连接。本发明可以实现测深和测速的转换，实现测深和测速装置的一体化；可以有效解决传统设备测量空间有限移动不够灵活、操作复杂、耗时较长的问题。相比于传统的水槽冲刷试验，本发明的用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置不仅结构简单，而且设备所占空间小，操作方便，效率高。

技术领域

本发明涉及冲刷试验技术领域，具体而言，涉及用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置及方法。

背景技术

多普勒测速和测深设备在水下作业系统中具有广泛的应用，多普勒记程仪是根据多普勒效应计算载体速度矢量的重要声学设备，多普勒测深仪是利用回波信号时间差来计算深度。目前大多数水动力学试验将测深设备和测速设备作为两个独立的系统进行工作，不仅安装不方便，而且占用空间大。

跨河桥梁是现代交通的重要组成部分，优秀的桥梁工程设计，不仅结构设计要达到安全可靠和经济合理，而且为了更好的预防桥梁水毁，应当要求水文、水力设计都达到一定的标准。冲刷是引起桥梁水毁的一个重要因素。桥墩修筑在天然河道中后，周围水流被严重扰动，形成下降流、马蹄涡等三维、非稳态水流结构，这些结构显著增加水流挟沙能力，导致桥墩周围的河床发生局部冲刷形成冲刷坑，使得桥墩基础裸露，威胁桥梁安全。目前的冲刷研究中，有些问题可以通过理论分析或数值计算的方法求解；有些问题物理现象复杂，基本规律还不清楚，需要通过模拟试验在波流水槽中进行。

局部冲刷深度和水流速度作为试验的主要数据，测量方式的选择至关重要。由于模拟试验相比实际工程结构尺寸较小，且冲刷特性复杂，测量仪器需具备所占空间小，测量精度高，操作方便等特点。现有的测量技术功能单一，主要为基于超声波探头利用声波反射原理测深，或使用多普勒测速仪测量流速，试验过程中需要更换设备；且设备测量空间有限移动不够灵活，存在某些特殊位置测深仪不能涉及无法进行测量；测速仪只能测量固定高度位置固定方向水流速度，满足冲刷试验建立模型所需数据要求需进行多组试验，操作复杂耗时较长，容易产生误差。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种测量流速及冲刷深度的协同测量装置，以解决现有技术中试验过程中需要更换设备的技术问题。本发明的第二个目的在于提供用于水槽冲刷试验测量装置的位置调节装置，以解决现有技术中设备测量空间有限移动不够灵活，存在某些特殊位置测深仪不能涉及无法进行测量的技术问题。本发明的第三个目的在于提供用于水槽试验的流速和深度的一体化测量装置以及方法，以解决现有技术中更换设备和不能灵活移动的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种测量流速及冲刷深度的协同测量装置。该测量流速及冲刷深度的协同测量装置包括测量装置，该测量装置包括测量仪和监测探头，所述协同测量装置包括测速和测深相互切换的切换组件；所述切换组件包括第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂和第四机械臂，第四机械臂端部设有沿其轴向设置的安装杆，该安装杆上设有监测探头；所述第二机械臂的一端与所述第一机械臂连接并可在竖向平面内转动；所述第三机械臂端部与所述第二机械臂的另一端连接并可在第一平面内转动；所述第四机械臂侧壁与所述第三机械臂的的侧壁连接并可在第二平面内转动；所述第一平面和第二平面不相平行。