CN203824621U - 嵌套静力水准平衡式量水堰水位计检验测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种嵌套静力水准平衡式量水堰水位计检验测试装置，该装置是由测试桶、注水桶、排水桶、连通管、液位观测管、磁致伸缩液位计、测试平台、可调支撑地脚、支撑杆、滑动调整架、手动角位台、被测水位计悬挂夹具、固定板、气泡式水平仪、注水桶支架平台、嵌套水桶、被测水位计、被测水位计浮筒、液位计测杆、滑动齿条、旋塞阀，X轴、Y轴向调节旋纽、钳型夹组成，通过控制注水桶、排水桶与测试桶之间给排水关系实现测试桶水位升降量值的变化，并采用高精度磁致伸缩式液位计测量测试桶位高度，实现直投式和间接浮子式两种常用的渗流量监测仪器的静态特性检验测试。该装置结构设计简单、精确度高、操作性强，可满足水利建筑工程渗流量监测仪器静态特性参数检验的功能性需求。

Description

嵌套静力水准平衡式量水堰水位计检验测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种嵌套静力水准平衡式量水堰水位计检验测试装置，针对水利建筑工程中对渗流量监测仪器（量水堰水位计）的静态特性进行检验测试的检验测试装置。

背景技术

遵照《大坝安全监测仪器检验测试规程》（SL530-2012）条文说明.总则.1.0.1中关于“‘大坝安全监测仪器埋设前’规定为安装埋设前一年内，即监测仪器经检验测试合格的有效期限为一年，超过有效期实施安装埋设的监测仪器应重新检验测试”规定，因此在上述情况下应对各类量水堰水位计进行检验测试工作。通过检验测试仪器设备得出被检量水堰水位计的分辨率、非线性度、不重复度、滞后、综合误差等静态特性是否符合规范要求，以满足埋设后的测量精度的要求。该标准适用于现场安装埋设前的大坝安全监测仪器（传感器）的实验室第三方检验测试。用于大坝安全监测的仪器应满足该标准的要求，其他水利工程的安全监测仪器安装埋设前的检验测试可参照该标准。

   《大坝安全监测仪器检验测试规程》（SL530-2012）中的量水堰水位计静态特性检测测试仪器设备是以升降试验水箱，来控制量水堰水位计的入水深度的，并通过数显标尺来量测升降量值。由于量水堰水位计的种类繁多、特性迥异，《测试规范》发布、实施后，规范中规定使用的量水堰水位计检验测试装置并没有形成统一、通用的产品。

如直接投入式传感器的检验测试多采用高精度压力表，间接浮子式量水堰水位计则采用机械式升降装置、通过测试力的变化，换算出位移量，由于存在换算关系，就与浮子的结构尺寸有关，浮子结构尺寸的微小差异，将导致测试结果的误差。专利申请号为201220182971.9的“自动水位计检测仪”公开了一种水位计检验检测装置，包括计算控制数据处理器，载水升降台驱动部分，运动位移测量部分，同步测量部分，电源部分和被测水位计信息交换部分，上述的计算控制数据处理器分别与驱动、测量、电源等部分单独连接。通过计算机控制与检测，实现对自身载水升降平台的升降速度、位移、运行时间的控制及运行参数等信息的数据管理，将得到的该升降平台的上述运动信息与被检自动水位计在同步运行状态下检测到的数据进行比对与分析，从而得到被检测自动水位计的性能参数。该技术在一定程度上提高了检测的自动化程度和检测的精度，但其主要是针对在流体模型试验中所用水位计的检测，不包含野外原型观测渗流量的仪器检验测试，适用性较窄。

目前，检验测试量水堰水位计静态特性参数的装置大都比较单一，不同类型的量水堰水位计则需采用相应的检验测试设备，通用性不强，而且大都存在精度较低和操作繁杂的瑕疵。基于目前标定装置通用性差，高精度标定装置缺乏等因素，研制和开发精确度高、操作性强、通用性广的量水堰水位计检验测试装置就显得十分必要了。

发明内容

本实用新型目的在于，提供一种嵌套静力水准平衡式量水堰水位计检验测试装置，该装置是由测试桶、注水桶、排水桶、注水阀、排水阀、连通管、液位观测管、磁致伸缩液位计、测试平台、可调支撑地脚、支撑杆、滑动调整架、手动角位台、被测水位计悬挂夹具、固定板、气泡式水平仪、注水桶支架平台、嵌套水桶、被测水位计、被测水位计浮筒、液位计测杆、滑动齿条、旋塞阀，X轴向调节旋纽、Y轴向调节旋纽、钳型夹和齿轮组成，通过控制注水桶、排水桶与测试桶之间给排水关系来实现测试桶水位升降量值的变化，并采用高精度磁致伸缩式液位计测量测试桶位高度，在满足检测设备自身分辨力的前提下，实现直投式和间接浮子式两种常用类型的渗流量监测仪器的静态特性检验测试。该装置结构设计简单、测读直观、通用性广、精确度高、操作性强，被测物装卸方便，可满足水利建筑工程渗流量监测仪器静态特性参数检验的功能性需求。

本实用新型所述的嵌套静力水准平衡式量水堰水位计检验测试装置，该装置是由测试桶、注水桶、排水桶、注水阀、排水阀、连通管、液位观测管、磁致伸缩液位计、测试平台、可调支撑地脚、支撑杆、滑动调整架、手动角位台、被测水位计悬挂夹具、固定板、气泡式水平仪、注水桶支架平台、嵌套水桶、被测水位计、被测水位计浮筒、液位计测杆、滑动齿条、旋塞阀，X轴向调节旋纽、Y轴向调节旋纽、钳型夹和齿轮组成，在测试平台（9）上分别固定测试桶（1）、支撑杆（11）和排水桶支架平台（17），在排水桶支架平台（17）上设置有注水桶（2），注水桶（2）通过连通管（6）与测试桶（1）连接，并在连通管（6）上安装有调节注水量的注水阀（4），在排水桶支架平台（17）内设置有排水桶（3），排水桶（3）通过连通管（6）与测试桶（1）连接，并在连通管（6）上安装有调节排水量的排水阀（5）。

在测试桶（1）内分别固定嵌套水桶（18）和液位计测杆（21），在液位计测杆（21）上固定液位计浮子（22），嵌套水桶（18）内设有被测水位计浮筒（20），在嵌套水桶（18）上开有均等排列的环向透水孔（29），在测试桶（1）的顶部设置有固定板（15），在固定板（15）上安装有磁致伸缩液位计（8），磁致伸缩液位计（8）与液位计测杆（21）的一端连接，在测试桶（1）的侧壁上通过旋塞阀（25）与标有水位刻度的液位观测管（7）连接。

在支撑杆（11）的上部固定有滑动齿条（23），滑动调整架（12）套装于支撑杆（11）上，在滑动调整架（12）上设置有调位旋钮（24），在调位旋钮（24）内安装的齿轮（31）与调位旋钮（24）同轴并联动，齿轮（31）与滑动齿条（23）啮合，手动角位台（13）固定在滑动调整架（12）上，在手动角位台（13）上分别设有X轴向调节旋纽（27）和Y轴向调节旋纽（28），被测水位计悬挂夹具（14）的一端与手动角位台（13）连接固定，被测水位计悬挂夹具（14）的另一端为钳型夹（30），通过夹具紧固旋钮（26）固定被测水位计（19），被测水位计（19）放置在被测水位计浮筒（20）内。

在测试平台（9）上固定有气泡式水平仪（16），在测试平台（9）的底部安装有用于调整水平的可调支撑地脚（10）。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的左侧示意图；

图3为本实用新型的滑动调整架剖视图；

图4为本实用新型互通式嵌套水桶的结构示意图。

图例：

1、测试桶，2、注水桶，3、排水桶，4、注水阀，5、排水阀，6、连通管，7、液位观测管，8. 磁致伸缩液位计，9、测试平台，10、可调支撑地脚，11、支撑杆，12、滑动调整架，13、手动角位台，14、被测水位计悬挂夹具,15、磁致伸缩液位计固定板，16、气泡式水平仪，17、注水桶支架平台，18、互通式嵌套水桶，19、被测水位计，20、被测水位计浮筒，21、液位计测杆，22、液位计浮子，23、滑动齿条,24、调位旋钮，25、旋塞阀，26、夹具紧固旋钮，27、X轴向调节旋纽，28、Y轴向调节旋纽，29、环向透水孔,30、钳型夹，31、齿轮。

具体实施方式

本实用新型结合附图进一步描述，并给出具体的实施例：

如图1和图2所示，本实用新型所述的嵌套静力水准平衡式量水堰水位计检验测试装置，该装置是由测试桶、注水桶、排水桶、注水阀、排水阀、连通管、液位观测管、磁致伸缩液位计、测试平台、可调支撑地脚、支撑杆、滑动调整架、手动角位台、被测水位计悬挂夹具、固定板、气泡式水平仪、注水桶支架平台、嵌套水桶、被测水位计、被测水位计浮筒、液位计测杆、滑动齿条、旋塞阀，X轴向调节旋纽、Y轴向调节旋纽、钳型夹和齿轮组成，在测试平台9上分别固定测试桶1、支撑杆11和排水桶支架平台17，在排水桶支架平台17上设置有注水桶2，注水桶2通过连通管6与测试桶1连接，并在连通管6上安装有调节注水量的注水阀4用于调节进水量，在排水桶支架平台17内设置有排水桶3，排水桶3通过连通管6与测试桶1连接，并在连通管6上安装有调节排水量的排水阀5用于调节排水量，测试平台9为可调水平的平台，在测试平台9的底部安装有可调支撑地脚10，在测试平台9上固定有气泡式水平仪16，通过旋调可调节支撑地脚10，配合观测气泡式水平仪16中气泡的位置，将测试平台9调整为水平；

在测试桶1内分别固定嵌套水桶18和液位计测杆21，在液位计测杆21上固定液位计浮子22，嵌套水桶18内设有被测水位计浮筒20，在嵌套水桶18上开有均等排列的环向透水孔29；

在测试桶1的顶部设置有固定板15，在固定板15上安装有磁致伸缩液位计8，采用市售的KYDM型数显高精度磁致伸缩液位计，其分辨率达到5um，可满足对测试精度的规范要求，其数据用于计算量水堰水位计的静态特性的参数，液位计测杆21的一端与磁致伸缩液位计8连接，在测试桶1的侧壁上通过旋塞阀25与标有水位刻度的液位观测管7连接，液位观测管7用于人工粗读测试桶液位变化情况，指示试验操作员控制注水阀4和排水阀5来调整测试桶1的液面高度；

手动角位台13固定在滑动调整架12上，手动角位台13为市售的ZT301MC15型角位台，在手动角位台13上分别设有X轴向调节旋纽27和Y轴向调节旋纽28，通过旋调手动角位台13上的X轴向调节旋纽27和Y轴向调节旋纽28，使被测水位计19及被测水位计浮筒20处于竖向垂直待测状态，被测水位计悬挂夹具14的一端与手动角位台13连接固定，被测水位计悬挂夹具14的另一端为钳型夹30，通过夹具紧固旋钮26固定被测水位计19，被测水位计19放置在被测水位计浮筒20）内；

如图3所示，在支撑杆11的上部固定有滑动齿条23，滑动调整架12套装于支撑杆11上，在滑动调整架12上设置有调位旋钮24，在调位旋钮24内安装的齿轮31与调位旋钮24同轴并联动，通过正反向旋转调位旋钮24，可带动滑动调整架12上下移动，将被测水位计19调节至合适测试位置，齿轮31与滑动齿条23啮合；

如图4所示，嵌套水桶18可设置为多个不同直径的桶，按照常用的浮子式量水堰水位计浮筒直径大小配套定制，不同的互通嵌套式水桶的内径是依据《大坝安全监测仪器检验测试规程》（SL530-2012）中规定的：振弦式水位计浮筒截面积和电容式量水堰仪进水筒（外筒）内截面积S与水箱水面面积S1之比应满足小于0.1（即S1：S≤1:10）的要求下，按照实际或原型中几款常用类型的浮子式量水堰水位计浮筒直径大小配套定制，每个互通嵌套水桶18的桶壁上均匀开有水平宽度小于1mm内外壁贯通的环向透水孔29，以利于测试桶和嵌套水桶液面自由流通和平衡，并且可避免和消除因水位波动而产生的误差；

在使用时，依据《大坝安全监测仪器检验测试规程》（SL530-2012）的检验测试方法，在检验测试中：测试桶1和排水桶3为空桶，注水桶2为满桶，注水阀4和排水阀5处于闭合状态；

首先旋调4个可调支撑地脚10通过气泡式水平仪16将测试平台9调整为水平状态；

依据被测水位计浮筒20的直径选择合适大小的互通式嵌套水桶18，并将嵌套水桶18置于测试桶 1内偏右部位；

通过调节夹具紧固旋钮26将被测水位计19及与之配套的被测水位计浮筒20固定于传感器悬挂夹具14上，通过调节手动角位台13的角度使被测水位计浮筒20处于互通式嵌套水桶18中轴线部位，再通过旋调滑动调整架12上的调位旋钮24上下调整被测水位计19，使被测水位计浮筒20置于互通式嵌套水桶18底部，以减小或避免因测试装置不水平或传感器、浮子悬挂不垂直造成检验测试的***误差；

测试并记录：打开注水阀4，依据液体的静力水准平衡原理，注水桶2中的液体通过连通管6流入测试桶1内，观察液位观测管7和测读磁致伸缩液位计8，当测试桶 1液面高度上升到第1组测试液面高度时，关闭注水阀4，观测并记录高精度磁致伸缩液位计 8 和被测水位计19的读数，测读和记录完毕后，再打开注水阀 4 使注水桶 2 的液体通过连通管6流入测试桶 1内，当测试桶 1 液面高度达到第2组测试液面高度时关闭注水阀4，测读记录数据，按照以上步骤进行第3组、第4组直至第6组的检验测试工作；

完成注水正程检测工程后，紧接着进行排水返程的检测工作，开启排水阀 5，使测试桶 1中的液体通过连通管6流入排水桶3内，当返程检测中测试桶 1 液面高度下降至正程第6组测试液面高度时，关闭排水阀 5，测读记录数据完成返程第1组的操作，再开启排水阀5，使测试桶 1液面高度下降至正程第5组测试液面高度，测读记录数据完成返程第2组的操作，按照上述步骤进行返程第3组、第4组直至第6组的检验测试工作；

重复上述测试桶 1 液面的上升和下降操作，在被测水位计浮筒20处于不同液面高度时，对磁致伸缩液位计 8 和被测水位计19进行测读，完成第2循环、第3循环…第n次循环测试；

将被测水位计19及被测水位计浮筒20从传感器悬挂夹具14上拆卸取出，将互通式嵌套水桶18从测试桶 1 中取出，再将测试桶 1 中水排尽，至此，整个被测水位计19的静态特性检验测试部分的工作完成；

依据《大坝安全监测仪器检验测试规程》（SL530-2012）的检验测试数据计算处理方法（数据计算方法详见该规程的附录A-E），获得被测水位计19灵敏度系数、分辨力、非线性度、滞后、不重复度和综合误差等静态特性数据，再通过将这些测试获得的静态特性数据与《大坝安全监测仪器检验测试规程》（SL530-2012）中的规定的静态特性参数进行比对（静态特性技术要求详见该规程的5.2节），得出被测水位计（19）物理静态特性评价；

由于磁致伸缩液位计8的分辨率为5um、非线性度＜±0.05%F.S.(最小 ±50um)、不重复度＜±0.002%F.S.(最小 ±2.5um)、温度系数：0.007%F.S./℃、滞后＜4 um，这些精度指标完全满足《大坝安全监测仪器检验测试规程》（SL530-2012）中对量水堰水位计静态特性进行检验测试的要求（静态特性技术要求详见该规程的5.2节），其中磁致伸缩液位计8的分辨率远高于规范中采用分辨力为0.05mm的数显标尺，又因整个结构设计采用测试桶与注、排水桶之间的静力水准平衡方式，这样的水位变化的方式与量水堰水位计在量水堰中的观测所处环境基本相同，检验测试的结果更符合现场安装、监测实际，并且适合检测直投式和浮子式两种类型的量水堰水位计的静态特性。

Claims (4)

1.一种嵌套静力水准平衡式量水堰水位计检验测试装置，其特征在于该装置是由测试桶、注水桶、排水桶、注水阀、排水阀、连通管、液位观测管、磁致伸缩液位计、测试平台、可调支撑地脚、支撑杆、滑动调整架、手动角位台、被测水位计悬挂夹具、固定板、气泡式水平仪、注水桶支架平台、嵌套水桶、被测水位计、被测水位计浮筒、液位计测杆、滑动齿条、旋塞阀，X轴向调节旋纽、Y轴向调节旋纽、钳型夹和齿轮组成，在测试平台（9）上分别固定测试桶（1）、支撑杆（11）和排水桶支架平台（17），在排水桶支架平台（17）上设置有注水桶（2），注水桶（2）通过连通管（6）与测试桶（1）连接，并在连通管（6）上安装有调节注水量的注水阀（4），在排水桶支架平台（17）内设置有排水桶（3），排水桶（3）通过连通管（6）与测试桶（1）连接，并在连通管（6）上安装有调节排水量的排水阀（5）。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于在测试桶（1）内分别固定嵌套水桶（18）和液位计测杆（21），在液位计测杆（21）上固定液位计浮子（22），嵌套水桶（18）内设有被测水位计浮筒（20），在嵌套水桶（18）上开有均等排列的环向透水孔（29），在测试桶（1）的顶部设置有固定板（15），在固定板（15）上安装有磁致伸缩液位计（8），磁致伸缩液位计（8）与液位计测杆（21）的一端连接，在测试桶（1）的侧壁上通过旋塞阀（25）与标有水位刻度的液位观测管（7）连接。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于在支撑杆（11）的上部固定有滑动齿条（23），滑动调整架（12）套装于支撑杆（11）上，在滑动调整架（12）上设置有调位旋钮（24），在调位旋钮（24）内安装的齿轮（31）与调位旋钮（24）同轴并联动，齿轮（31）与滑动齿条（23）啮合，手动角位台（13）固定在滑动调整架（12）上，在手动角位台（13）上分别设有X轴向调节旋纽（27）和Y轴向调节旋纽（28），被测水位计悬挂夹具（14）的一端与手动角位台（13）连接固定，被测水位计悬挂夹具（14）的另一端为钳型夹（30），通过夹具紧固旋钮（26）固定被测水位计（19），被测水位计（19）放置在被测水位计浮筒（20）内。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于在测试平台（9）上固定有气泡式水平仪（16），在测试平台（9）的底部安装有用于调整水平的可调支撑地脚（10）。