CN105758496A - 一种水位测量装置和测量方法 - Google Patents

Abstract

一种水位测量装置，包括：固定水槽，其敞口端封入一气管的一端；气压传感器，与所述气管另一端相连接；移动水槽，设置为能够垂直移动，且通过一水管与所述固定水槽连通；以及升降支撑装置，用于控制所述移动水槽的垂直移动，还用于支撑所述移动水槽位于垂直移动方向的任意位置。通过升降支撑装置来精确控制移动水槽的水位高度，并通过气压传感器来测量气压变化，从而测量水位。通过刻度尺来读取水位实际高度，从而实现跟传感器测量数值的比较。本装置测量精确、携带方便、易于拆卸、易于控制、使用简单，可用于教学科研以及各类实验室测试中。

Description

一种水位测量装置和测量方法

技术领域

本发明涉及一种测量装置，进一步涉及一种水位测量装置，以及采用该测量装置测量水位的方法。

背景技术

如图1所示，一般的水位测量装置使用U型管和气压传感器。使用时先把U型管的两端开口，加入少量的水，使两边水位平衡。然后一端封入气管，气管另一端接入气压传感器。接着，往U型管的另一端加水，水的液面上升，出现水位差，这是跟气压传感器相连的一端的气体被压缩，气压传感器输出气压值，从而推导出水位变化高度。

但是，实验精确度不够，水珠挂壁，液面不平等都会导致测量误差。实际水位无法准确测量，只能通过气压传感器的输出推导水位。而且，如果需要重复测量水位，需要反复释放U型管内的水，很不方便。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水位测量装置及测量方法。

(二)技术方案

为实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种水位测量装置，其包括：

固定水槽，其敞口端封入一气管的一端；

气压传感器，与所述气管另一端相连接；

移动水槽，设置为能够垂直移动，且通过一水管与所述固定水槽连通；以及

升降支撑装置，用于控制所述移动水槽的垂直移动，还用于支撑所述移动水槽位于垂直移动方向的任意位置。

根据本发明一具体实施方案，所述升降支撑装置包括一垂直方向固定设置的刻度尺，所述移动水槽上包括一指针，所述指针指向所述刻度尺的刻度，示出所述移动水槽的垂直移动位置。

根据本发明一具体实施方案，所述升降支撑装置还包括一固定块，以固定所述刻度尺。

根据本发明一具体实施方案，所述升降支撑装置包括支撑组件、丝杠和手轮，其中，所述支撑组件固定在一平台上，且支撑组件上固定有一帽状螺母，该帽状螺母与所述移动水槽共轴设置；

所述丝杠垂直设置，一端与所述移动水槽固定连接，另一端与手轮中心固定连接，丝杠具有与所述帽状螺母相匹配的外螺纹，丝杠穿过所述帽状螺母，通过在帽状螺母内转动实现垂直位移，从而带动移动水槽的垂直移动；

所述手轮设置为能够进行转动，从而带动丝杠的转动，间接实现水槽的垂直移动。

根据本发明一具体实施方案，所述支撑组件上在一垂直方向上标有刻度，所述移动水槽上包括一指针，所述指针指向所述刻度，示出所述移动水槽的垂直移动位置。

根据本发明一具体实施方案，所述移动水槽还包括一凸台衬套，其固定在所述移动水槽顶部，所述丝杠固定连接在所述凸台衬套上。

根据本发明的一方面，提供一种水位测量装置，包括：

固定水槽，其敞口端封入一气管的一端，所述气管的另一端用于连接一气压传感器；

移动水槽，设置为能够垂直移动，且通过一水管与所述固定水槽连通；以及

升降支撑装置，用于控制所述移动水槽的垂直移动，还用于支撑所述移动水槽位于垂直移动方向的任意位置；

所述升降支撑装置包括一垂直方向固定设置的刻度尺，所述移动水槽上包括一指针，所述指针指向所述刻度尺的刻度，示出所述移动水槽的垂直移动位置。

根据本发明一具体实施方案，所述升降支撑装置包括支撑组件、丝杠和手轮，其中，所述支撑组件固定在一平台上，且支撑组件上固定有一帽状螺母，该帽状螺母与所述移动水槽共轴设置；

所述丝杠一端与所述移动水槽固定连接，另一端与手轮中心固定连接，丝杠具有与所述帽状螺母相匹配的外螺纹，丝杠穿过所述帽状螺母，通过在帽状螺母内转动实现垂直位移，从而带动移动水槽的垂直移动；

所述手轮设置为能够进行转动，从而带动丝杠的转动，间接实现水槽的垂直移动。

根据本发明的一方面，提供一种应用上述任意一种所述的水位测量装置进行水位测量的方法，包括：

(1)向移动水槽和固定水槽加水，使所述水管与两个水槽的接入端位于液面以下，使两个水槽的液面齐平；

(2)所述气管另一端接入气压传感器；

(3)通过升降装置提高移动水槽高度，通过气压传感器计算水位差。

根据本发明的一方面，应用以上所述的水位测量装置进行水位测量的方法，包括：

(1)向移动水槽和固定水槽加水，使所述水管与两个水槽的接入端位于液面以下，且两个水槽的液面齐平；

(2)所述气管另一端接入一气压传感器；

(3)通过升降装置提高移动水槽高度，通过气压传感器测量气压值，计算出水位差D1；

(4)通过所述水位测量装置读出水位差D2；

(5)比较水位差D1和水位差D2，评估气压传感器的可靠性。

(三)有益效果

通过上述技术方案，本发明的有益效果在于：

(1)可以通过升降支撑装置，例如尤其是手轮，精确控制水位高度，将手轮的旋转运动转变为水槽的上下轴向运动

(2)气压传感器可以根据水位高度输出相应数值，从而测量水位高度；

(3)刻度尺可以用来读取水位实际高度，从而实现跟传感器测量数值的比较；

(4)本装置测量精确、携带方便，易于拆卸，易于控制，使用简单，可用于教学科研以及各类实验室测试中。

附图说明

图1为现有技术水位测量装置的原理图；

图2为本发明一具体实施例的组装工具的结构示意图；

图3为发明一具体实施例的指针示意图；

图4为本发明一具体实施例的组装工具的俯视结构示意图；

图5为图4所示的A-A剖面示意图；

附图标记：

1、手轮；

2、丝杠；

3、帽状螺母；

4、支撑架；

5、T字形支架；

6、凸台衬套；

7、移动水槽；

8、刻度尺；

9、垫圈；

10、固定块；

11、底座；

12、固定水槽；

13、水管；

14、气管；

15、气压传感器；

16、指针；

17、固定螺丝。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

根据本发明总体上的发明构思，提供一种水位测量装置，包括：固定水槽，其敞口端封入一气管的一端；气压传感器，与所述气管另一端相连接；移动水槽，设置为能够垂直移动，且通过一水管与所述固定水槽连通；以及升降支撑装置，用于控制所述移动水槽的垂直移动，还用于支撑所述移动水槽位于垂直移动方向的任意位置。

以下将对该测量装置的具体部件进行详细说明。

对于升降支撑装置，只要能够够实现控制水槽垂直移动并且可以在任意位置固定的装置均可，可以为一马达通过一绳索牵引移动水槽，可以为一液压装置升降移动水槽，或者一机械升降装置，优选的通过丝杠转动实现移动的水槽的垂直运动。下面对采用丝杠的装置进行举例说明。

参见图2、4和5，一升降支撑装置包括底座11，3个T字形支架5通过螺丝固定在底座11上，底座11可以通过四个角的孔洞固定在实际应用的实验平台上。T字形的支架上固定有一个支撑架4，支撑架4中心有一个通孔，通孔上固定有一个帽状螺母3。帽状螺母3的螺纹跟丝杠2螺纹相匹配。

升降支撑装置中使用丝杠2跟帽状螺母3的螺纹匹配，实现丝杠2的升降运动。凸台衬套6有上下开口，上开口直径小于下开口直径。丝杠2的一头跟手轮1固定，另一端通过凸台衬套6的上开口，然后通过固定螺丝17和垫片将丝杠2和凸台衬套6连接在一起。凸台衬套6固定在移动水槽7顶部。通过这样一种设计，手轮1、丝杠2、移动水槽7固定成一个整体，丝杠2贯穿支撑架4的通孔与帽状螺母3的螺纹连接。通过手轮1的旋转运动实现移动水槽7的上下移动。

对于固定水槽12和移动水槽7，其用水管13跟移动水槽7相连，顶部用气管14跟气压传感器15相连。

还设置有位移测量装置，参见图2和图3所示，刻度尺8通过螺丝跟支撑架4固定，刻度尺8的另一端和固定在底座11的固定块10相连。刻度尺8垂直于底座11放置，用于测量移动水槽7的移动高度。例如包括指针16和刻度尺8，指针16和移动水槽7相连，卡在刻度尺8上，指向刻度，随着移动水槽7可以上下运动，从而指出移动的高度。

在一具体实施例中，刻度尺8和固定块10可以用带刻度的T字形支架5代替。

本实施例中水位测量装置的使用原理是：

使用时移动水槽7放置在底座11上，移动水槽7和固定水槽12用水管13相连。这时，固定水槽12还没有接入气压传感器15。在移动水槽7和固定水槽12中加些水，当两个水槽水平时，液面向平。固定水槽12中的水不可以加满，必须留有部分空气。

这时将固定水槽12通过气管14接入气压传感器15。然后通过升降支撑装置，例如手轮1调节提高水槽的高度，从而产生移动水槽7和固定水槽12的水位差。固定水槽12的气体被压缩，气压传感器15可以测量到压缩气体的压强，从而推导出移动水槽7内的水位高度。

于此同时，还可以设置位移测量装置，指针16指向刻度尺8的刻度，可以读出实际水位高度变化，从而检验通过气压传感器15测量的水位高度是否可靠。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水位测量装置，其特征在于包括：

固定水槽，其敞口端封入一气管的一端；

气压传感器，与所述气管另一端相连接；

移动水槽，设置为能够垂直移动，且通过一水管与所述固定水槽连通；以及

升降支撑装置，用于控制所述移动水槽的垂直移动，还用于支撑所述移动水槽位于垂直移动方向的任意位置。

2.根据权利要求1所述的水位测量装置，其特征在于，所述升降支撑装置包括一垂直方向固定设置的刻度尺，所述移动水槽上包括一指针，所述指针指向所述刻度尺的刻度，示出所述移动水槽的垂直移动位置。

3.根据权利要求2所述的水位测量装置，其特征在于，所述升降支撑装置还包括一固定块，以固定所述刻度尺。

4.根据权利要求1所述的水位测量装置，其特征在于，所述升降支撑装置包括支撑组件、丝杠和手轮，其中，所述支撑组件固定在一平台上，且支撑组件上固定有一帽状螺母，该帽状螺母与所述移动水槽共轴设置；

所述丝杠垂直设置，一端与所述移动水槽固定连接，另一端与手轮中心固定连接，丝杠具有与所述帽状螺母相匹配的外螺纹，丝杠穿过所述帽状螺母，通过在帽状螺母内转动实现垂直位移，从而带动移动水槽的垂直移动；

所述手轮设置为能够进行转动，从而带动丝杠的转动，间接实现水槽的垂直移动。

5.根据权利要求4所述的水位测量装置，其特征在于，所述支撑组件上在一垂直方向上标有刻度，所述移动水槽上包括一指针，所述指针指向所述刻度，示出所述移动水槽的垂直移动位置。

6.根据权利要求4所述的水位测量装置，其特征在于，所述移动水槽还包括一凸台衬套，其固定在所述移动水槽顶部，所述丝杠固定连接在所述凸台衬套上。

7.一种水位测量装置，其特征在于包括：

固定水槽，其敞口端封入一气管的一端，所述气管的另一端用于连接一气压传感器；

移动水槽，设置为能够垂直移动，且通过一水管与所述固定水槽连通；以及

升降支撑装置，用于控制所述移动水槽的垂直移动，还用于支撑所述移动水槽位于垂直移动方向的任意位置；

所述升降支撑装置包括一垂直方向固定设置的刻度尺，所述移动水槽上包括一指针，所述指针指向所述刻度尺的刻度，示出所述移动水槽的垂直移动位置。

8.根据权利要求7所述的水位测量装置，其特征在于，所述升降支撑装置包括支撑组件、丝杠和手轮，其中，所述支撑组件固定在一平台上，且支撑组件上固定有一帽状螺母，该帽状螺母与所述移动水槽共轴设置；

所述丝杠一端与所述移动水槽固定连接，另一端与手轮中心固定连接，丝杠具有与所述帽状螺母相匹配的外螺纹，丝杠穿过所述帽状螺母，通过在帽状螺母内转动实现垂直位移，从而带动移动水槽的垂直移动；

所述手轮设置为能够进行转动，从而带动丝杠的转动，间接实现水槽的垂直移动。

9.应用权利要求1-8任意一项所述的水位测量装置进行水位测量的方法，其特征在于包括：

(1)向移动水槽和固定水槽加水，使所述水管与两个水槽的接入端位于液面以下，使两个水槽的液面齐平；

(2)所述气管另一端接入气压传感器；

(3)通过升降装置提高移动水槽高度，通过气压传感器计算水位差。

10.应用权利要求7或8所述的水位测量装置进行水位测量的方法，其特征在于包括：

(1)向移动水槽和固定水槽加水，使所述水管与两个水槽的接入端位于液面以下，且两个水槽的液面齐平；

(2)所述气管另一端接入一气压传感器；

(3)通过升降装置提高移动水槽高度，通过气压传感器测量气压值，计算出水位差D1；

(4)通过所述水位测量装置读出水位差D2；

(5)比较水位差D1和水位差D2，评估气压传感器的可靠性。