全文摘要
本实用新型涉及一种潮位测量装置，尤其是基于磁致伸缩原理的水面便携式潮位测量装置，其包括密封舱，所述密封舱内设置有控制单元；连接所述密封舱的测量管，所述测量管插入到待测的水面上，并且测量管内的液面和测量管外的液面保持相同的位置；磁致伸缩液位传感器，所述磁致伸缩液位传感器包括设置在所述密封舱内的传感器主体，以及伸入到所述测量管内的探测杆；其中，所述探测杆检测测量管内的液面变化数据，并将液面变化数据传递到所述控制单元，所述控制单元计算出潮位值。本实用新型能够精确地测量水位的变化，增强了设备的可靠性和抗干扰性，同时降低了维护成本。
主设计要求
1.一种潮位测量装置，其特征在于，包括：密封舱，所述密封舱内设置有控制单元；连接所述密封舱的测量管，所述测量管插入到待测的水面上，并且测量管内的液面和测量管外的液面保持相同的位置；磁致伸缩液位传感器，所述磁致伸缩液位传感器包括设置在所述密封舱内的传感器主体，以及伸入到所述测量管内的探测杆；其中，所述探测杆检测测量管内的液面变化数据，并将液面变化数据传递到所述控制单元，所述控制单元计算出潮位值。
设计方案
1.一种潮位测量装置，其特征在于，包括：
密封舱，所述密封舱内设置有控制单元；
连接所述密封舱的测量管，所述测量管插入到待测的水面上，并且测量管内的液面和测量管外的液面保持相同的位置；
磁致伸缩液位传感器，所述磁致伸缩液位传感器包括设置在所述密封舱内的传感器主体，以及伸入到所述测量管内的探测杆；
其中，所述探测杆检测测量管内的液面变化数据，并将液面变化数据传递到所述控制单元，所述控制单元计算出潮位值。
2.根据权利要求1所述的潮位测量装置，其特征在于，所述密封舱包括箱体，以及设置在所述箱体上端的密封舱盖；
其中，所述箱体下端设置有螺孔，所述磁致伸缩液位传感器连接在所述螺孔上。
3.根据权利要求1或2所述的潮位测量装置，其特征在于，所述测量管的底部设置有开口，所述开口处设置有滤网；所述测量管的上部的侧壁上设置有通气孔。
4.根据权利要求3所述的潮位测量装置，其特征在于，所述测量管的中部的外壁上设置有检测测量管是否垂直的水准泡。
5.根据权利要求4所述的潮位测量装置，其特征在于，所述测量管的内部设置有磁性浮子，所述磁性浮子为圆环形结构；所述探测杆穿过所述磁性浮子的内圆，并且，所述磁性浮子能够漂浮在水面上。
6.根据权利要求5所述的潮位测量装置，其特征在于，所述探测杆包括波导丝，以及包覆在所述波导丝外部的保护管。
7.根据权利要求4至5中任一项所述的潮位测量装置，其特征在于，所述测量管的外壁的上部设置有上支架固定槽，所述测量管的外壁的下部设置有下支架固定槽。
8.根据权利要求7所述的潮位测量装置，其特征在于，控制单元包括微型控制处理器，所述微型控制处理器根据磁致伸缩液位传感器测量的水位变化数据计算出潮位值。
9.根据权利要求8所述的潮位测量装置，其特征在于，所述微型控制处理器连接有通信模块，所述通信模块通过GPRS天线连接远程的服务器，并将微型控制处理器计算的潮位值传递给服务器；
所述微型控制处理器连接有存储模块，所述微型控制处理器将潮位值的数据储存到所述存储模块内。
10.根据权利要求9所述的潮位测量装置，其特征在于，所述密封舱内设置有电池装置，所述电池装置能够存储电能，并向所述微型控制处理器、通信模块、存储模块以及磁致伸缩液位传感器提供电能。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种潮位测量装置，尤其是基于磁致伸缩原理的水面便携式潮位测量装置。
背景技术
目前应用于水位静止观测领域的测量仪器主要采用非接触式的超声波或者高频雷达波测量，超声波或雷达波在空间呈开角发散传播，接收回波的信号质量易受反射界面的角度以及周围环境等因素影响。因此，需要对信号进行复杂的滤波处理。这样容易导致测量结果不稳定产生误差。其次，若设备长期暴露在海洋环境中，传感器探头部位容易结垢，影响测量信号发射和接收，也会干扰测量过程。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提出了一种潮位测量装置，能够精确地测量水位的变化，增强了设备的可靠性和抗干扰性，同时降低了维护成本。
本实用新型的提出了一种潮位测量装置，包括：
密封舱，所述密封舱内设置有控制单元；
连接所述密封舱的测量管，所述测量管插入到待测的水面上，并且测量管内的液面和测量管外的液面保持相同的位置；
磁致伸缩液位传感器，所述磁致伸缩液位传感器包括设置在所述密封舱内的传感器主体，以及伸入到所述测量管内的探测杆；
其中，所述探测杆检测测量管内的液面变化数据，并将液面变化数据传递到所述控制单元，所述控制单元计算出潮位值。
本实用新型的进一步改进在于，所述密封舱包括箱体，以及设置在所述箱体上端的密封舱盖；
其中，所述箱体下端设置有螺孔，所述磁致伸缩液位传感器连接在所述螺孔上。
本实用新型的进一步改进在于，所述测量管的底部设置有开口，所述开口处设置有滤网；所述测量管的上部的侧壁上设置有通气孔。
本实用新型的进一步改进在于，所述测量管的中部的外壁上设置有检测测量管是否垂直的水准泡。
本实用新型的进一步改进在于，所述测量管的内部设置有磁性浮子，所述磁性浮子为圆环形结构；所述探测杆穿过所述磁性浮子的内圆，并且，所述磁性浮子能够漂浮在水面上。
本实用新型的进一步改进在于，所述探测杆包括波导丝，以及包覆在所述波导丝外部的保护管。
本实用新型的进一步改进在于，所述测量管的外壁的上部设置有上支架固定槽，所述测量管的外壁的下部设置有下支架固定槽。
本实用新型的进一步改进在于，控制单元包括微型控制处理器，所述微型控制处理器根据磁致伸缩液位传感器测量的水位变化数据计算出潮位值。
本实用新型的进一步改进在于，所述微型控制处理器连接有通信模块，所述通信模块通过GPRS天线连接远程的服务器，并将微型控制处理器计算的潮位值传递给服务器；
所述微型控制处理器连接有存储模块，所述微型控制处理器将潮位值的数据储存到所述存储模块内。
本实用新型的进一步改进在于，所述密封舱内设置有电池装置，所述电池装置能够存储电能，并向所述微型控制处理器、通信模块、存储模块以及磁致伸缩液位传感器提供电能。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
本实用新型所述的潮位测量装置，能够精确地测量水位的变化，增强了设备的可靠性和抗干扰性，同时降低了维护成本。所述的潮位测量装置可靠性强，由于磁致伸缩采用波导原理，其测量过程中不受压力、温度和介电常数等因素变化的影响。
本实用新型所述的潮位测量装置精度高。由于磁致伸缩液位计用波导脉冲工作，工作中通过测量起始脉冲和终止脉冲的时间来确定位移量，测量精度高达到 1mm，分辨率优于0.01％FS，这是用其它类型传感器难以达到的精度。由于传感器的测量部分安装在消波管内部，加上浮子的抑波效果，滤除了波浪的影响，使得所测水位更加准确。
附图说明
图1是根据本实用新型的一个实施方案的潮位测量装置的结构示意图；
图2是根据本实用新型的一个实施方案的潮位测量装置的工作原理示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
在附图中各附图标记的含义如下：1、密封舱，2、测量管，3、磁致伸缩液位传感器，11、箱体，12、密封舱盖，13、控制单元，14、电池装置，15、GPRS 天线接口，16、外部电源接口，17、数据接口，21、滤网，22、通气孔，23、水准泡，24、上支架固定槽，25、下支架固定槽，31、传感器主体，32、探测杆， 33、磁性浮子，34、波导丝，35、保护管。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1示意性地显示了根据本实用新型的一个实施例的潮位测量装置。根据本实用新型的潮位测量装置，尤其能够精确地测量水位的变化，增强了设备的可靠性和抗干扰性，同时降低了维护成本。
图1示意性地显示了根据本实用新型的第一实施例的潮位测量装置，其包括密封舱1，所述密封舱1内设置有控制单元13。所述潮位测量装置还包括测量管 2，所述测量管2插入到水面上，测量管2内的水面与测量管2外的水面保持相同的状态。本实施例所述的潮位测量装置还包括磁致伸缩液位传感器3，用于探测测量管2内的水位。磁致伸缩液位传感器3包括传感器主体31，所述传感器主体31设置在所述密封舱1内。所述传感器主体31的下部设置有探测杆，所述探测杆设置在所述测量管2内。所述探测杆检测测量管2内的液面变化数据，并将液面变化数据传递到所述控制单元13，所述控制单元13计算出潮位值。
在根据本实施例所述的潮位测量装置中，所述密封舱1为密封的腔体，其内部设置控制单元13。密封舱1的下部设置测量管2，用于连通水面。所述测量管 2的底部与水下相连通，水可以流入到测量管2的内部，并随水面的变化而变化。位于所述测量管2内的磁致伸缩液位传感器3能够检测到水位的变化，并将水位的信息传递给控制单元13。
在一个实施例中，所述密封舱1包括箱体11，以及设置在所述箱体11上端的密封舱盖12。其中，所述箱体11下端通过螺纹连接所述测量管2。所述箱体 11的底部设置有孔型结构，所述磁致伸缩液位传感器的传感器主体31密封所述孔型结构，并且探测杆通过所述孔型结构伸入到测量管2内。在根据本实施例所述的潮位测量装置中，密封舱1外壳和测量管2根据测量环境需要可采用PVC 或316不锈钢材料制成。
在一个实施例中，所述测量管2的底部设置有开口，所述开口处设置有滤网 21。并且，所述测量管2的上部的侧壁上设置有通气孔22。当测量管2安装到水面上时，水会从开口处流入到测量管2内，通气孔22能够保证测量管2内的气压与外界的气压保持相同，从而保证测量管2内的水位与外部的水位相同。
在根据本实施例所述的潮位测量装置中，在测量管2的底部通过滤网21能够过滤掉水下的杂质，水中漂浮或悬浮的杂质被滤网21拦截，从而保证磁致伸缩液位传感器3正常测量。通气孔22能够连接测量管2内外的空气，平衡测量管2的内外压力。
在一个实施例中，所述测量管2的中部的外壁上设置有检测测量管2是否垂直的水准泡23。所述水准泡23内有盛放液体的空腔，并且内部有一个小气泡。水准泡23的顶端设置有基准点或参考点，当测量管2处于竖直状态时，气泡处于最顶端。这时，通过对比气泡和基准点或参考点的位置能够判断测量管2是否竖直。
在根据本实施例所述的潮位测量装置中，通过设置水准泡23能够判断测量管2是否处于竖直状态。在安装测量管2时，能够保证测量管2的位置和角度，从而保障测量结果的准确性。
在一个优选的实施例中，所述测量管2的内部设置有磁性浮子33，所述磁性浮子33为圆环形结构。其中，磁性浮子33的内环的直径稍大于所述探测杆的截面的直径，磁性浮子33的外环的直径稍小于测量管2的内径。所述探测杆穿过所述磁性浮子33的内圆，并且，所述磁性浮子33能够漂浮在水面上。
在根据本实施例所述的潮位测量装置中，所述磁性浮子33能够漂浮在水面上，并且磁性浮子33具有一定的磁性。所述探测杆能够通过磁性检测到磁性浮子33的位置，从而确定磁性浮子33在测量管2内的水平高度。这样，就能够检测出水平面的位置，从而确定潮位。
在一个实施例中，所述探测杆32包括波导丝34，以及包覆在所述波导丝34 外部的保护管35。所述保护管35用于防腐保护波导丝34。优选地，探测杆和磁性浮子33材料为316不锈钢，若长期接触有腐蚀性的测量介质，可选择外覆一层聚四氟乙烯材料进行防腐隔离。磁致伸缩液位计的测量原理是由控制单元13 控制传感器主体31产生电流脉冲，该脉冲沿着探测杆中的波导丝34向下传输，并产生一个环形的磁场。在探测杆外的磁性浮子33沿探测杆随液位的变化而上下移动，由于磁性浮子33内装有一组永磁铁，所以磁性浮子33同时产生一个磁场，当电流磁场与磁性浮子33的磁场相遇时，产生一个“扭曲”脉冲，或称“返回”脉冲。将“返回”脉冲与电流脉冲的时间差转换成脉冲信号，从而计算出磁性浮子33的实际位置，测得液位。
在一个优选的实施例中，所述测量管2的外壁的上部设置有上支架固定槽24，用于连接固定所述测量管2的支架。所述上固定槽设置在所述的通气孔22的下方，在测量管2外壁上呈环形设置。所述测量管2的外壁的下部设置有下支架固定槽25，用于连接固定所述测量管2的支架。所述下支架固定槽25沿所述测量管2的外壁上呈环形设置，并且与上支架固定槽24的结构相同。
在根据本实施例所述的潮位测量装置中，所述测量管2通过两个支架固定槽固定在支架上。在测量潮位时，在测量管2的上部和下部设置两个型号配套的固定支架，利用上支架固定槽24和下支架固定槽25进行固定，安装时要调整角度使水准泡23中的气泡居中，保证整个装置垂直安装。风暴潮过程中临时安装。在易受风暴潮灾害淹没的区域，为监测风暴增水情况，可在预计增水位置选择合适的房屋、路灯杆、桥墩或另立水泥桩等固定物体，在其上设立安装支架。
在一个实施例中，如图1和图2所示，所述控制单元13包括微型控制处理器，所述微型控制处理器根据磁致伸缩液位传感器3测量的水位变化数据计算出潮位值。在安装本实施例所述的潮位测量装置时，微型控制处理器首先设定初始的水位，再根据每个安装位置提前测定的精确高程和液面距离，计算出潮位值。
在一个优选的实施例中，所述微型控制处理器连接有通信模块，所述通信模块通过GPRS天线连接远程的服务器，并将微型控制处理器计算的潮位值传递给服务器。所述微型控制处理器连接有存储模块，所述微型控制处理器将潮位值的数据储存到所述存储模块内。
在使用根据本实施例所述的潮位测量装置，所述微型控制处理器能够根据测量的水位变化而计算出潮位值，并将潮位值存储到存储模块内。同时，微型控制处理器通过通信模块将潮位值的数据信号远程传递给服务器。野外测量环境中可进行短期的数据实时无线传输，当测量环境满足外部供电或有线传输时，可直接使用该接口进行连接，实现长期测量。当通讯发生中断后又恢复时，系统可从存储模块中读取数据后自动补发。
在一个实施例中，所述密封舱1内设置有电池装置14，电池装置14优选为锂电池电源。所述电池装置14能够存储电能，并向所述微型控制处理器、通信模块、存储模块以及磁致伸缩液位传感器3提供电能。在本实施例中，所述密封舱1的外壁上设置有GPRS天线接口15，用于安装GPRS天线，所述通信模块通过GPRS天线接口15连接GPRS天线。密封舱1的外壁上还设置有外部电源接口16，所述电池装置通过外部电源接口16连接外接电源，用于充电。所述密封舱1的外壁上还设置有数据接口17，通过数据接口17能够直接获取微型控制处理器和存储模块内的数据。
在使用根据本实施例所述的潮位测量装置时，首先在港口、码头或桥墩的合适位置，设置上下两个型号配套的固定支架。利用上支架固定槽24和下支架固定槽25将本实施例所述的潮位测量装置固定。安装时要调整角度使水准泡23中的气泡居中，保证整个装置垂直安装，长期固定安装条件下可通过外部电源接口 16接入24V直流电源。
在安装过程中，潮水通过测量管2底部的滤网21进入测量管2中，水中漂浮或悬浮的杂质被滤网21拦截，保证磁性浮子33沿探测杆正常滑动不受影响。电源向微型控制处理器和磁致伸缩液位传感器3供电，磁致伸缩液位传感器3根据提前设定采样频率将测得的液面距离数据传输给微型控制处理器，微型控制处理器根据每个安装位置提前测定的精确高程和液面距离，计算出潮位值。之后，微型控制处理器将潮位值的数据发送给通信模块，通过GPRS天线无线传输给终端服务器接收，满足有线通信条件时也可通过数据接口17直接将数据传输至服务器终端，微型控制处理器同时还将数据写入存储模块中留作备份，当通讯发生中断后又恢复时，系统可从存储模块中读取数据后自动补发。
本实施例所述的潮位测量装置也可以在风暴潮过程中临时安装。在易受风暴潮灾害淹没的区域，为监测风暴增水情况，可在预计增水位置选择合适的房屋、路灯杆、桥墩或另立水泥桩等固定物体，在其上设立安装支架，预计风暴潮来临前24-48小时将充满电的本实用新型装置分别布设到各临时安装点上，在风暴潮灾害来临时实时监测发送潮位数据，灾害过后将本装置回收保养，以备下次使用。
虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920101637.8
申请日:2019-01-22
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:95(青岛)
授权编号:CN209706912U
授权时间:20191129
主分类号:G01F23/72
专利分类号:G01F23/72;G01F23/68
范畴分类:31H;
申请人:青岛海之声科技有限公司
第一申请人:青岛海之声科技有限公司
申请人地址:266000 山东省青岛市黄岛区滨海街道科教二路167号
发明人:秦志亮;姜黎明;王兵;艾福利;马本俊;李志刚;刘雪芹;王磊;郑志鹏;王飞;易国强
第一发明人:秦志亮
当前权利人:青岛海之声科技有限公司
代理人:刘硕;刘华联
代理机构:11611
代理机构编号:北京聿华联合知识产权代理有限公司 11611
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计