CN114858676A - 一种随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置，包括浮球、升降杆、悬挂物、螺纹杆、电机和控制电路；当河道水位上升时，浮球会拖起升降杆，使第二导电杆与导电套筒接触，从而使控制电路控制电机转动，带动螺纹杆转动从而带动导电套筒上移，由于导电套筒与悬挂物相连接，从而带动悬挂物向上移动，当导电套筒被提升至完全与绝缘杆接触时，控制电路断开，电动机停止转动；而浮球上升的距离就等于导电套筒上移的距离，也等于悬挂物向上移动距离，从而保证悬挂物的底部始终与水面平齐。

Description

一种随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置

技术领域

本发明涉及河道水力参数监测技术领域，具体涉及一种随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置。

背景技术

水深和含沙量是重要的水文参数，其监测对于水利水电工程建设、水资源开发利用、工农业取水用水、船舶通航、水文预报等意义重大。光因其具有高速、直线传播且不会对水体物理性质造成影响的特性而常常被应用于水深或含沙量测量装置的设计之中。受自然地理、地域气候、人类生存等众多随机因素的影响，天然河道水位是时刻变化的。这使得在利用光学原理设计水深或含沙量测量装置的过程中，必须考虑如何使所设计的装置可根据河道水位变化来及时调控垂向测量位置上限。为达到这一目的，最直接的做法是在水面以上布设一不透光悬挂物，如遮光套筒来遮挡装置发光部件水面以上的部分所发出的光线。然而，在天然河道水位时刻变化的情况下，欲使不透光悬挂物始终只遮挡装置发光部件水面以上的部分所发出的光线并非易事。有鉴于此，回顾过往，创新思维，设计一种随水位变化同步调整不透光悬挂物(如遮光套筒)垂向位置的装置来解决上述问题是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置，包括浮球、升降杆、导电套筒、螺纹杆、电机和控制电路，升降杆的一端固定连接浮球，升降杆的另一端分为依次相连的第一导电杆、绝缘杆和第二导电杆，导电套筒滑动套设在升降杆上；导电套筒用于与悬挂物相连接；螺纹杆的一端与导电套筒连接且与导电套筒绝缘，螺纹杆可在电机的驱动下带动导电套筒在升降杆上滑动，控制电路连接电机、第一导电杆、第二导电杆和导电套筒。

可选的，控制电路包括第二电源、第二开关、第一铁质弹簧开关、第一电磁铁、第一保护电阻、第二铁质弹簧开关、第二电磁铁和第二保护电阻，第一铁质弹簧开关和第一保护电阻串联在电机的一个电极和第二电源的负极之间，第二铁质弹簧开关和第二保护电阻串联在电机的另一个电极和第二电源的负极之间；第二电源的正极通过第二开关连接导电套筒；第一电磁铁的一端连接第一导电杆，第一电磁铁的另一端连接在第一铁质弹簧开关和电机相连的导线上，第一电磁铁的磁极朝向第一铁质弹簧开关；第二电磁铁的一端连接第二导电杆，第一电磁铁的另一端连接在第二铁质弹簧开关和电机相连的导线上，第二电磁铁的磁极朝向第二铁质弹簧开关。

可选的，随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置还包括支架、多边形限位杆、第一传动齿轮和第二传动齿轮，支架固定设置，电机安装在支架上，第二传动齿轮与电机的转轴同轴固定连接，第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合，第一传动齿轮的中部有螺纹孔，螺纹杆插设于螺纹孔内，螺纹杆的一端固定连接多边形限位杆，支架的上端开设有多边形限位孔，多边形限位杆滑动插设于多边形限位孔内。

可选的，随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置还包括水位监测筒，水位监测筒分为前半筒身和后半筒身，后半筒身开设有若干进出水孔，浮球放置在水位监测筒内。

可选的，随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置还包括滑轮组和绝缘绳，滑轮组固定设置，绝缘绳绕设在滑轮组上，绝缘绳的一端固定连接导电套筒，绝缘绳的另一端固定连接悬挂物。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

当河道水位上升时，浮球会拖起升降杆，使第二导电杆与导电套筒接触，从而使控制电路控制电机转动，带动螺纹杆转动从而带动导电套筒上移，由于导电套筒与遮光套筒相连接，从而带动遮光套筒向上移动，当导电套筒被提升至完全与绝缘杆接触时，控制电路断开，电动机停止转动；而浮球上升的距离就等于导电套筒上移的距离，也等于不透光悬挂物向上移动的距离，从而保证不透光悬挂物的底部始终与水面平齐，以便后续确定河道水力参数测量装置的垂向测量位置上限。

附图说明

图1为本发明提供的随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一个实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

结合图1所示，本实施例公开的是一种河流含沙量垂线分布测量装置，包括含沙量光电量化装置1和随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置2。

具体来说，本实施例的含沙量光电量化装置1包括若干激光灯11、若干光电板12、若干电流表13、遮光套筒14、光电板安放筒15、激光灯安放筒16和记录电路17。其中，若干光电板12从上至下依次布置，光电板安放筒15竖直放置，光电板安放筒15上从上至下依次开设有若干光电孔，若干光电板12一一对应地安装在若干光电孔内，每一个光电板12都串联一个电流表13，电流表13布置在光电板安放筒15的外部，连接电流表与光电板12的导线穿过光电板安放筒15的内部。而本实施例的随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置2包括浮球21、升降杆22、导电套筒23、螺纹杆24、电机25、控制电路26、支架27、多边形限位杆28、第一传动齿轮29、第二传动齿轮210、水位监测筒211、滑轮组212和绝缘绳213。其中，升降杆22的一端固定连接浮球21，升降杆22的另一端分为依次相连的第一导电杆、绝缘杆和第二导电杆，导电套筒23滑动套设在升降杆22上，导电套筒23与遮光套筒14通过绝缘绳213相连接，即滑轮组212固定设置，绝缘绳213绕设在滑轮组212上，绝缘绳213的一端固定连接导电套筒23，绝缘绳213的另一端固定连接遮光套筒14。螺纹杆24的一端与导电套筒23连接且与导电套筒23绝缘，螺纹杆24可在电机25的驱动下带动导电套筒23在升降杆22上滑动，控制电路26电连接电机25、第一导电杆、第二导电杆和导电套筒23。当河道水位上升时，浮球21会拖起升降杆22，使第二导电杆与导电套筒23接触，从而使控制电路26控制电机25转动，带动螺纹杆24转动从而带动导电套筒23上移，由于导电套筒23与遮光套筒14相连接，从而带动遮光套筒14向上移动，当导电套筒23被提升至与绝缘杆接触时，控制电路26断开，电动机停止转动；而浮球21上升的距离就等于导电套筒23上移的距离，也等于遮光套筒14向上移动距离，从而保证遮光套筒14的底部始终与水面平齐，能够始终遮挡住水面以上的光线，从而保证该装置能够在水中连续测量河流含沙量垂线分布的变化。

进一步地，本实施例的控制电路26包括第二电源261、第二开关262、第一铁质弹簧开关263、第一电磁铁264、第一保护电阻265、第二铁质弹簧开关266、第二电磁铁267和第二保护电阻268，第一铁质弹簧开关263和第一保护电阻265串联在电机25的一个电极和第二电源261的负极之间，第二铁质弹簧开关266和第二保护电阻268串联在电机25的另一个电极和第二电源261的负极之间；第二电源261的正极通过第二开关262连接导电套筒23；第一电磁铁264的一端连接第一导电杆，第一电磁铁264的另一端连接在第一铁质弹簧开关263和电机25相连的导线上，第一电磁铁264的磁极朝向第一铁质弹簧开关263；第二电磁铁267的一端连接第二导电杆，第一电磁铁264的另一端连接在第二铁质弹簧开关266和电机25相连的导线上，第二电磁铁267的磁极朝向第二铁质弹簧开关266。当河道水位上升时，浮球21会拖起升降杆22，使第二导电杆与导电套筒23接触，从而使第二导电杆、第二电磁铁267、第二铁质弹簧开关266、第二保护电阻268、第二电源261到导电套筒23的电路导通，此时第二电磁铁267会吸附第二铁质弹簧开关266使第二铁质弹簧开关266断开，从而使电流从第二电磁铁267处流入电机25，经过第一铁质弹簧开关263和第一保护电阻265后流入第二电源261，此时电机25正转使导电套筒23上升。当河道水位下降时，浮球21会带动升降杆22下落，使第一导电杆与导电套筒23接触，从而使第一导电杆、第一电磁铁264、第一铁质弹簧开关263、第一保护电阻265、第二电源261到导电套筒23的电路导通，此时第一电磁铁264会吸附第一铁质弹簧开关263使第一铁质弹簧开关263断开，从而使电流从第一电磁铁264处流入电机25，经过二铁质弹簧开关和二保护电阻后流入第二电源261，此时电机25反转使导电套筒23下降。值得注意的是，在这两个过程中，当导电套筒23被调至完全与绝缘杆接触时，电路断开，电机25停止转动。在导电套筒23运动的过程中，导电套筒23上伸出的杆件会牵引绝缘细绳同步提升遮光套筒14，使遮光套筒14底端始终刚刚接触水面。

更进一步地，本实施例的支架27固定设置，电机25安装在支架27上，第二传动齿轮210与电机25的转轴同轴固定连接，第一传动齿轮29可转动安装在支架27上，第一传动齿轮29与第二传动齿轮210啮合，第一传动齿轮29的中部有螺纹孔，螺纹杆插设于螺纹孔内，螺纹杆24的一端固定连接多边形限位杆28，支架27的上端开设有多边形限位孔，多边形限位杆28滑动插设在多边形限位孔内。通过齿轮啮合，可以提高传动的精度，同时通过多边形限位杆28的限制作用可以防止螺纹杆24转动，从而保证螺纹杆24上下移动。

更进一步地，本实施例的水位监测筒211分为前半筒身和后半筒身，前半筒身为迎水面，后半筒身为背水面，后半筒身开设有若干进出水孔，浮球21放置在水位监测筒211内。水位监测筒211固定设置，分为前半筒身和后半筒身，前半筒身为迎水面，后半筒身为背水面，后半筒身上开设有若干进出水孔，浮球21放置在水位监测筒211内。而进出水孔密布于水位监测筒筒壁的后半筒身背水面，可以避免水流动能转化为势能而使水位监测筒中的水位偏高。进出水孔的数量应足够多，可以增加水位监测筒对河道水位变化的感应灵敏度。水位监测筒筒壁具有一定的厚度且进出水孔的孔径较小、进出水孔的孔洞细长，可以减弱因河道水位波动而引起的水位监测筒中的水位震荡，减弱浮球21的震荡。

更进一步的，本实施例的含沙量光电量化装置1中的若干激光灯11从上至下依次布置，激光灯安放筒16竖直放置，激光灯安放筒16上从上至下依次开设有若干激光孔，若干激光灯11一一对应地安装在若干激光孔内。若干光电板12与若干激光灯11一一对应地正对布置，激光灯11发出的激光能够一一对应地照射光电板12。当激光灯11发出的激光穿过被测水体照射于光电板12时，光电板12会吸收相应的光线并产生电流，而电流表13则显示对应光电板12所产生的电流大小，在光线强度相等的情况下，当光线通过含沙量不同的水体时，其损失的光能不同，即含沙量沿垂线的变化可使含沙水体的透光率沿垂线不同，如此若干电流表13产生的读数便不相同，可以将难于测量的含沙量转换成容易测量的电信号输出了。

值得注意，本实施例的光电板安放筒15和激光灯安放筒16的下部是通过连杆固定连接的。

进一步地，记录电路17包括第一电源171、第一开关172和录像机173，第一电源171、第一开关172和录像机173串联，录像机173朝向若干电流表13；若干相并联的激光灯11与录像机173也并联。若干激光灯11的光电特性相同且须独立并联于电源，以保证各激光灯11所发出的光线强度相等。录像机173是与激光灯11并联接入电路的。当含沙量被转换成电流表13的电信号输出时，录像机173可同步实时记录下各电流表13的读数，以便后期通过电流表13读数换算出含沙量的垂线分布。值得注意的是，若干电流表13的编号须与光电板12的垂向位置一一对应，这样在读取各电流表13读数时，也知道了其光电板12的垂向位置，即知道对应含沙量测点的垂向位置。在各电流表13读数被记录后，利用已有含沙量测量仪器或方法率定出含沙量与本装置电流表13读数的关系，那么所记录的电流表13读数就可根据所率定的关系换算成含沙量了，如此便得到含沙量的垂线分布情况。

进一步地，遮光套筒14可滑动套设在激光灯11外部，使用时，遮光套筒14的底端需要设置在刚刚接触水面的位置，以此限定含沙量测量的垂向位置上限。也就是说，遮光套筒14可以将水面以上的激光全部遮挡住，水面以上的光电板12不产生电流，相对应的电流表13的读数为零，那么就可以从读数将水面以上的电流表13和水面以下的电流表区分开来。而含沙量测量的垂向位置下限即河床表面，因此含沙量测量的垂向位置下限无需另设构件来加以限制。被埋入床沙层的激光灯11发出的光线会因泥沙的隔挡而无法照射到光电板12上，故而其回路无电流，其电流表13读数为零。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置，其特征在于，包括浮球、升降杆、导电套筒、螺纹杆、电机和控制电路，所述升降杆的一端固定连接所述浮球，所述升降杆的另一端分为依次相连的第一导电杆、绝缘杆和第二导电杆，所述导电套筒滑动套设在所述升降杆上，所述导电套筒用于与悬挂物相连接；所述螺纹杆的一端与所述导电套筒连接且与所述导电套筒绝缘，所述螺纹杆可在所述电机的驱动下带动所述导电套筒在所述升降杆上滑动，所述控制电路连接所述电机、所述第一导电杆、所述第二导电杆和所述导电套筒。

2.根据权利要求1所述的随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置，其特征在于，所述控制电路包括第二电源、第二开关、第一铁质弹簧开关、第一电磁铁、第一保护电阻、第二铁质弹簧开关、第二电磁铁和第二保护电阻，所述第一铁质弹簧开关和所述第一保护电阻串联在所述电机的一个电极和所述第二电源的负极之间，所述第二铁质弹簧开关和所述第二保护电阻串联在所述电机的另一个电极和所述第二电源的负极之间；所述第二电源的正极通过所述第二开关连接所述导电套筒；所述第一电磁铁的一端连接所述第一导电杆，所述第一电磁铁的另一端连接在所述第一铁质弹簧开关和所述电机相连的导线上，所述第一电磁铁的磁极朝向所述第一铁质弹簧开关；所述第二电磁铁的一端连接所述第二导电杆，所述第一电磁铁的另一端连接在所述第二铁质弹簧开关和所述电机相连的导线上，所述第二电磁铁的磁极朝向所述第二铁质弹簧开关。

3.根据权利要求2所述的随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置，其特征在于，所述装置还包括支架、多边形限位杆、第一传动齿轮和第二传动齿轮，所述支架固定设置，所述电机安装在所述支架上，所述第二传动齿轮与所述电机的转轴同轴固定连接，所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮啮合，所述第一传动齿轮的中部有螺纹孔，所述螺纹杆插设于所述螺纹孔内，所述螺纹杆的一端固定连接所述多边形限位杆，所述支架的上端开设有多边形限位孔，所述多边形限位杆滑动插设于所述多边形限位孔内。

4.根据权利要求1所述的随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置，其特征在于，所述装置还包括水位监测筒，所述水位监测筒分为前半筒身和后半筒身，所述后半筒身开设有若干进出水孔，所述浮球放置在所述水位监测筒内。

5.根据权利要求1所述的随水位变化同步调整悬挂物垂向位置的装置，其特征在于，所述装置还包括滑轮组和绝缘绳，所述滑轮组固定设置，所述绝缘绳绕设在所述滑轮组上，所述绝缘绳的一端固定连接所述导电套筒，所述绝缘绳的另一端固定连接所述悬挂物。

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