專利名稱：連通試驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于水庫建設(shè)中經(jīng)常遇到的泉水的落水洞口與泉眼即泉水出口間的連通關(guān)系的探測儀器。
水庫建設(shè)中常遇到庫區(qū)有幾個泉水涌出的泉眼，這些泉水往往來自庫區(qū)上游的某些地勢高的地方，從地面的一個落水洞口進(jìn)入地下，到了庫區(qū)底洼處又從地下涌出。水庫的蓄水高度如超過了該落水洞口，勢必使庫中水從泉眼處反壓入地下，經(jīng)落水口處外流，就影響了水庫的正常蓄水。所以，必須將其封堵。如果該泉眼的落水洞口高出水庫蓄水的設(shè)計區(qū)域，就不必作封堵處理。如何測定一個泉眼的落水洞口位置，是關(guān)鍵問題。通常采用的是水位傳遞法和示蹤劑法兩種。前者是在預(yù)測的可能是某泉眼的落水洞口，將水源切斷來觀察泉眼處的水流量的變化情況，確定該落水洞口是否與該泉眼連通；后者是在估計與該泉眼可能連通的落水洞口溶于水的顏色深的溶劑或可浮于水面的油物，在泉眼處觀測流出的水質(zhì)變化情況，判斷該泉眼與落水洞口是否連通。由于落水洞口與泉眼的關(guān)系是靠估測的，地下水路又長短難料，二者間還存在著不連通的可能，所以做這樣的連通試驗(yàn)的過程就相當(dāng)長。少則數(shù)小時，多則數(shù)十天，有的經(jīng)過更長時間，在泉眼處也觀察不到結(jié)果，但都必須安排專業(yè)人員在泉眼處日夜輪班守候；所以是一件耗費(fèi)大量人力和財力的事。
本實(shí)用新型的目的就是提供一種取代專業(yè)人員專門守候觀察，準(zhǔn)確獲取泉眼處的水位或水質(zhì)變化信號和數(shù)據(jù)的連通試驗(yàn)儀。
實(shí)現(xiàn)上述目的的方案如下連通試驗(yàn)儀由主機(jī)、水位深度指示器、信號接收機(jī)等組成，主機(jī)又由信號采集電路、計時器、信號發(fā)射器、電源等構(gòu)成；水位深度指示器由可置于水內(nèi)的桶體及安裝在桶體上部的記錄水位變化的裝置構(gòu)成；信號接收機(jī)是一個通常的對講機(jī)，關(guān)鍵是主機(jī)由與雙刀雙擲開關(guān)K1相連接的雙極板探頭構(gòu)成信號采集電路，由三極管BG1、BG2及電磁繼電器KA構(gòu)成的邏輯處理電路，由受KA的邏輯信號控制的石英計時鐘Z及傳遞信號的發(fā)射器構(gòu)成的信號記錄處理裝置三部分構(gòu)成；水位深度指示器由下部的圓桶和上部的支架，固定在支架上的鐵質(zhì)面板和刻度尺，固定在支架中線上的滑槽件，卡于滑槽內(nèi)的可上下滑行的磁性滑標(biāo)，與滑標(biāo)通過軟線相連接的浮子等構(gòu)成。
進(jìn)一步的方案是主機(jī)電路中的K1是一個雙刀雙擲開關(guān)，BG1的基極分別與開關(guān)K1的刀擲⑤和探頭G的一根極板相連接，BG1的集電極通過R7與電源正極相接，BG1的發(fā)射極分別接K2的擲點(diǎn)③并通過R6接地，BG1的集電極還接有發(fā)光二極管D2，作為水位觀測時的指示燈，在K1的擲點(diǎn)④與地間并接有電壓表V和電壓表V的電位調(diào)節(jié)電路，該電路由電位器RP和電阻R3并接后與電阻R5串接。K1的擲點(diǎn)⑥與地間串接有R2，探頭的另一根極板接K1的擲點(diǎn)③，K1的擲點(diǎn)①通過R1與該極板相接，電源V1與K1的刀擲②間接有發(fā)光二極管D1，作為試劑觀測狀態(tài)指示。K2是一個單刀雙擲開關(guān)，其擲點(diǎn)③接BG1的發(fā)射極并通過R6與地相接，其擲點(diǎn)①與BG1的集電極間接有發(fā)光二極管D2，作為水位傳遞觀測狀態(tài)指示。K2的刀擲②接BG2的基極，BG2的發(fā)射極接地，其集電極與電磁繼電器KA管腳③相接，KA的管腳⑦與信號發(fā)射機(jī)器的XP2鍵相接，構(gòu)成待機(jī)狀態(tài)。管腳⑤與XP1相接，構(gòu)成信號發(fā)射器的發(fā)射狀態(tài)，管腳⑥和管腳③是電磁繼電器的刀擲極，其動作由繼電器中的電磁鐵控制；KA的管腳②通過電感線圈L接石英鐘，它與接在石英鐘的電極上的管腳③形成石英鐘的運(yùn)行狀態(tài)，它的管腳④與石英鐘相接，與管腳③構(gòu)成其停止?fàn)顟B(tài)，在管腳③與石英鐘間還接有風(fēng)鳴器F，風(fēng)鳴器F的電源由V2提供。
置于水中的探頭安裝在四周制有網(wǎng)格孔的框體中，探頭由兩塊金屬板制成，在各極板的上部各固接一根導(dǎo)線，其中一根與BG1的基極相接，另一根接K1的擲點(diǎn)③，同時通過R1接K1的擲點(diǎn)①。信號接收機(jī)采用通常的對講機(jī)即可；信號發(fā)射器也采用常用的對講機(jī)，把其待機(jī)狀態(tài)鍵與KA的⑥、⑦相接，發(fā)射狀態(tài)鍵與KA的⑥、⑤相接。
按照上述方法即可制作一個用于觀測泉眼與其落水洞口間是否連通的連通試驗(yàn)儀。既可用于水位傳遞法，又可用于示蹤劑法來觀察泉眼與落水洞口的連通關(guān)系。水位傳遞法的工作原理是當(dāng)落水洞口截流后，形成的水位變化，傳遞到泉眼處，泉眼水位下降，使原來置于泉眼處水中的探頭兩極，因水位下落而斷開，此信號通過主機(jī)處理后驅(qū)動各相應(yīng)部分動作，實(shí)現(xiàn)自動觀測目的；示蹤劑法的工作原理是通過在落水口加入電解質(zhì)，使其在水中以離子狀態(tài)隨溶洞中的水流出泉眼，水中離子濃度的變化，導(dǎo)致水的電阻率的變化，這一變化也反映在安裝在泉眼處的探頭的兩極板間，該信號通過主機(jī)處理后，再驅(qū)動相應(yīng)部分動作，實(shí)現(xiàn)自動觀測目的。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是通過信號采集、邏輯處理電路以及信號記錄和發(fā)射器件配合工作，實(shí)現(xiàn)了連通試驗(yàn)的自動觀測、記錄、信號發(fā)射。節(jié)約了安排專業(yè)人員日夜守候花費(fèi)的財力和人力，使連通試驗(yàn)的觀測更準(zhǔn)確，也大大降低了該項(xiàng)工作的勞動強(qiáng)度。
1、連通試驗(yàn)儀工作方式2、連通試驗(yàn)儀電路原理圖；3、探頭結(jié)構(gòu)示意圖；4、水位深度指示器結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖，作為一個實(shí)施例，對本實(shí)用新型的方案作具體說明。
參照

圖1、2，主機(jī)的電路部分裝于一個盒體1中，開關(guān)K1和K2安裝在盒體1內(nèi)，其按扭置于盒體面板上部兩邊即4、6，均為手動開關(guān)。發(fā)光二極管D1、D2安裝在面板上部中間，分別采用綠光和紅光的二極管即7、8，以便區(qū)別，其中發(fā)紅光的二極管為7，發(fā)綠光的二極管為8。面板中部開孔安裝石英鐘2即電路原理圖中的Z，其電源由V2提供，信號報警風(fēng)鳴器9即電路原理圖中的F位于鐘面右方的面板上，電壓表10即電路原理圖中的V安裝在石英鐘下方，它的歸零旋扭11即電位器RP的旋扭安裝在電壓表下方，主機(jī)電源采用蓄電池12，即電路原理圖中的V1。主機(jī)中的信號發(fā)射器采用常用對講機(jī)，安裝在盒內(nèi)，使其天線5露于盒外，只把它的待機(jī)和發(fā)射兩種狀態(tài)鍵與電路的電磁繼電器開關(guān)KA的相應(yīng)管腳接好。使用時，將主機(jī)的探頭15即電路原理圖中的G置于泉眼14處的水中，水位深度指示器13也置于泉眼14處的水中。
參照圖3，探頭15由兩塊金屬極板構(gòu)成，通過螺釘將兩極板事先固接在非金屬框體23的蓋20上，再置于一個有網(wǎng)格孔19的非金屬材料制作的框中，用導(dǎo)線22將它與主機(jī)電路的相應(yīng)部分連接好。在蓋20的中心處安裝一個方便將其固定的安裝桿21。
參照圖4，水位深度指示器的下部是一個圓桶體25，其底部中心開孔24，以便水流進(jìn)入，其上半部是在原桶體的基礎(chǔ)上縱向切去一半作為支架，其上半部就形成一條半圓形槽，在槽口上固接一條長方形鐵質(zhì)面板31，在面板縱向中線上固接一條幾字形鋁合金型材30，在該型材的中線上，縱向開一條滑槽32；用磁性材料制作一個三角形滑標(biāo)28，其與鐵質(zhì)面板31接觸部制作成平面塊狀，以便吸附在鐵質(zhì)面板31上；安裝時，先將此滑標(biāo)28的三角形部分從幾字型材30的滑槽32中穿出，并使其箭頭部分向左側(cè)彎曲到與位于其下方的刻度尺27的尺面接近，再固接幾字形型材30于鐵質(zhì)面板31上。在滑槽32中的三角形滑標(biāo)28箭頭指向一邊的鐵質(zhì)面板31上固接刻度尺27，用于顯示水位變化情況。鐵質(zhì)面板上方制作一個安裝柄29，用于在泉眼處固定水位深度指示器。在三角形滑標(biāo)28與鐵質(zhì)面板31接觸的平面塊狀部分開孔系結(jié)一根軟線26，線的下端拴結(jié)一個浮子33。這樣就使浮子處于下部桶體25的內(nèi)腔中間。當(dāng)水位下降時，浮子33下移，拉動磁性滑標(biāo)28下移，水位上移時，滑標(biāo)28不受浮子33上浮的作用力，固定不動。因此可以記下水位下降的位置。
參照圖2、3、4、1，電路工作原理和連通試驗(yàn)儀使用方法如下一、水位傳遞觀測方法以上各組成部分的工作方式是當(dāng)K1的刀擲②、①，⑤、⑥；K2的②、①閉合時，主機(jī)處在水位傳遞觀測狀態(tài)，探頭15(即電原理圖中的G)安裝于泉眼14處，水面高度剛好在18位置，探頭15的兩極板剛好接觸水面，此時在BG1的基極和發(fā)射極間，即be兩端沒有并聯(lián)電阻，電路接通后，電壓直接加在BG1的基極上，BG1就處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，綠燈亮，其集電極與發(fā)射極間的電壓Vce1＝0，I2最大，所選擇的R6、R7的阻值，能使I2×R6小于D2與BG2的導(dǎo)通電壓之和，紅燈熄，此時，BG2不導(dǎo)通，I3＝0，KA處于初始狀態(tài)，其刀擲③、②，⑥、⑦閉合，③、④，⑥、⑤斷開，石英鐘2(即電原理圖中的Z)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)鳴器F不響，對講機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)，其天線5不發(fā)射無線信號。當(dāng)水位下降時，探頭兩極板之間通過水所建立起來的電路連接斷開了，在BG1的基極沒有電壓，BG1不導(dǎo)通，綠燈熄，Vce1最大，電壓直接加在BG2的基極上，BG2導(dǎo)通，紅燈亮，KA繼電器動作，KA中③、②，⑥、⑦斷開，③、④，、⑥、⑤閉合，此時，石英鐘振蕩線圈L被斷開，石英鐘停止走動，將水位下降的時間留住在石英鐘上；③、④閉合后使石英鐘內(nèi)風(fēng)鳴器F電路接通，發(fā)出嘀！嘀！嘀！的報警聲，此時由于KA中控制對講機(jī)的觸點(diǎn)⑥、⑦斷開，⑤、⑥閉合，使得對講機(jī)由待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)射狀態(tài)，風(fēng)鳴器的嘀！嘀聲，通過對講機(jī)的天線5發(fā)送出去，攜帶對講機(jī)3(即電原理圖中的DU)的工作人員，收到此信號后即返回觀測點(diǎn)，記錄下石英鐘2上留下的水位下降的時間，同時將K2撥至水位上升檔，即K2中②、③閉合，②、①斷開，此時，BG1、BG2不導(dǎo)通，紅燈熄，I3＝0，KA動作，又回到初始狀態(tài)，③、②，⑥、⑦閉合，③、④，、⑥、⑤斷開，石英鐘又開始走動；因石英鐘因前述的過程，其間停過一段時間，所以工作人員應(yīng)將石英鐘的時間調(diào)至與手表上的時間一致的走時狀態(tài)；風(fēng)鳴器也停止了鳴叫，對講機(jī)又回到待機(jī)狀態(tài)，水位下降狀態(tài)觀測結(jié)束，上升狀態(tài)觀測開始。工作人員可帶上接收機(jī)3去從事別的工作。水位下降的最大深度由深度指示器記錄。
當(dāng)水位下降之后又回升到初始位置時，控頭24(即電原理圖中的G)處因水位下降而斷開的電路又重新建立起來，因BG1的be兩端沒有并聯(lián)電阻，電路接通后，BG1處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，綠燈亮，Vce1＝0，I2最大，I2×R6最大，足以使BG2飽和導(dǎo)通，KA的繼電器動作，KA中的③、②，⑥、⑦斷開，③、④，、⑥、⑤閉合，此時，石英鐘振蕩線圈L被斷開，石英鐘停止走動，將水位下降的時間留住在石英鐘上；③、④閉合后會使石英鐘內(nèi)風(fēng)鳴器F電路接通，發(fā)出嘀！嘀！嘀的報警聲，此時由于KA中控制對講機(jī)的觸點(diǎn)⑥、⑦斷開，⑥、⑤閉合，使得對講機(jī)由待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)射狀態(tài)，風(fēng)鳴器的嘀！嘀聲，通過對講機(jī)天線5發(fā)送出去，攜帶對講機(jī)3(即電原理圖中的DU)的工作人員，收到此信號后又返回觀測點(diǎn)，記錄下石英鐘留下水位上升的時間。
二、試劑觀測方法在圖2中，當(dāng)K1的②、③，④、⑤，K2的②、③閉合時，主機(jī)處在試劑觀測狀態(tài)，此狀態(tài)綠燈7一直亮著。探頭15安裝于泉眼14后通過調(diào)節(jié)歸零電位器11(電原理圖中的RP)使得初始電壓表10(即電原理圖中的V)處在0.5V位置，此時，BG1不導(dǎo)通，BG2也就不導(dǎo)通，繼電器開關(guān)KA中，③、②，⑥、⑦閉合，石英鐘正常運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)鳴器F不響，對講機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)即XP2的方式，不發(fā)射無線信號。當(dāng)從落洞處17投放的NaCl溶解后，以Na+離子和Cl-狀態(tài)，經(jīng)地下溶洞16流至泉眼14點(diǎn)時，在Na+離子和Cl-離子的作用下，水的電阻率減小，探頭15兩極板間的電阻變小，通過探頭的電流I1變大，即通過R3、RP、R5的電流增大，因?yàn)閂＝RI，當(dāng)I上升時，V也隨著上升。當(dāng)BG1基極電壓Vbel＞0.6V時，BG1導(dǎo)通，I2從零開始增大，Vbe2＝R6×I2大于0.6V，VG2也導(dǎo)通，通過電磁繼電器KA的驅(qū)動電流I3從零開始增大。當(dāng)I3增加到足以使KA繼電器動作時，KA繼電器動作，KA中的③、②，⑥、⑦斷開，③、④，、⑥、⑤閉合，此時石英鐘振蕩線圈L被斷開，石英鐘停止走動，將試劑到達(dá)泉眼14的時間留住在石英鐘上；③、④閉合后使石英鐘2的風(fēng)鳴器F電路接通，發(fā)出嘀！嘀！嘀的報警聲，此時由于KA中控制對講機(jī)的觸點(diǎn)⑥、⑦斷開⑥、⑤閉合，使得對講機(jī)由待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)射狀態(tài)即電原理圖中的XP1參與工作，風(fēng)鳴器的嘀！嘀聲，通過對講機(jī)的天線5發(fā)送出去，攜帶對講機(jī)3的工作人員，收到此信號后即返回觀測點(diǎn)，記錄下石英鐘上留下的試劑到達(dá)的時間，同時他將K2撥至試劑結(jié)束檔，即K2中的②、③斷開，②、①閉合，此時，BG1仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)，但在BG2的基極電路中，因?yàn)榧尤肓税l(fā)光二極管D2，合理選擇電路中R7和R6的參數(shù)，可使得此時的I2×R6+Vce2小于使D2和BG2導(dǎo)通的電壓，此時BG1導(dǎo)通，而BG2不導(dǎo)通，I3＝0，KA動作，又回到初始狀態(tài)，KA中的③、②；⑥、⑦閉合，③、④，、⑥、⑤斷開，石英鐘又開始走動，因前述過程，石英鐘停止了一段時間，工作人員應(yīng)將石英鐘2的指針調(diào)至與自己手表指針一致的正常走時狀態(tài)；風(fēng)鳴器F也停止了鳴叫，對講機(jī)又回到待機(jī)狀態(tài)，試劑到達(dá)狀態(tài)觀測結(jié)束；而試劑結(jié)束狀態(tài)的觀測開始。具體過程如下試劑不斷從溶洞16中流經(jīng)泉眼，經(jīng)過一段時間后，試劑全部流出，當(dāng)泉眼14中的Na+離子、Cl-離子流完后，泉眼處水中的離子濃度降低，水的電阻率增大，探頭15兩極板間的電阻R增大，I＝V/R，所以I下降，通過R3、RP、R5的電流減小，即BG1基極電壓Vbel下降，I2下降，Vcel上升，當(dāng)Vcel+I2×R6大于D2和BG2的導(dǎo)通電壓之和，D2、BG2導(dǎo)通，主機(jī)面板上紅燈亮，I3由0開始上升至一定量時，KA動作，KA中的②、③，⑥、⑦斷開，③、④，、⑥、⑤閉合，此時，石英鐘振蕩線圈L被斷開，石英鐘2停止走動，將試劑結(jié)束的時間留住在石英鐘上；③、④閉合后，使石英鐘內(nèi)風(fēng)鳴器F電路接通，發(fā)出嘀！嘀！嘀的報警聲，KA中控制對講機(jī)的觸點(diǎn)⑥、⑦斷開，⑥、⑤閉合，對講機(jī)由待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)射狀態(tài)，風(fēng)鳴器的嘀！嘀聲通過對講機(jī)天線5發(fā)送出去，攜帶對講機(jī)3的工作人員，收到此信號后又返回觀測點(diǎn)，記錄下石英鐘上留下的試劑結(jié)束的時間。
權(quán)利要求1.一種連通試驗(yàn)儀，由主機(jī)、水位深度指示器、信號接收機(jī)等組成，主機(jī)又由信號采集電路、計時器、信號發(fā)射器、電源等構(gòu)成；水位深度指示器由可置于水內(nèi)的桶體(25)及安裝在桶體上部的記錄水位變化的裝置構(gòu)成；信號接收機(jī)(3)是一個通常的對講機(jī)，其特征在于主機(jī)由與雙刀雙擲開關(guān)K1相連接的雙極板探頭(15)構(gòu)成信號采集電路，由三極管BG1、BG2及電磁繼電器KA構(gòu)成的邏輯處理電路，由受KA的邏輯信號控制的石英計時鐘Z及傳遞信號的發(fā)射器構(gòu)成的信號記錄處理裝置三部分組成；水位深度指示器由下部的圓桶(25)和上部的支架，固定在支架上的鐵質(zhì)面板(31)和刻度尺(27)，固定在支架中線上的滑槽件(30)，卡于滑槽(32)內(nèi)的可上下滑行的磁性滑標(biāo)(28)，與滑標(biāo)通過軟線(26)相連接的浮子(33)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連通試驗(yàn)儀，其特征在于主機(jī)電路中的K1是一個雙刀雙擲開關(guān)，BG1的基極分別與開關(guān)K1的刀擲⑤和探頭G的一根極板相連接，BG1的集電極通過R7與電源下極相接，BG1的發(fā)射極分別接K2的擲點(diǎn)③并通過R6接地，BG1的集電極還接有發(fā)光二極管D2，作為水位觀測時的指示燈，在K2的擲點(diǎn)④與地間并接有電壓表V和電壓表V的電位調(diào)節(jié)電路，探頭的另一根極板接K1的擲點(diǎn)③，K1的擲點(diǎn)①通過R1與該極板相接，電源V1與K1的刀擲②間接有發(fā)光二極管D1，作為試劑觀測狀態(tài)指示；K2是一個單刀雙擲開關(guān)，其擲點(diǎn)③接BG1的發(fā)射極并通過R6與地相接，其擲點(diǎn)①與BG1的集電極間接有發(fā)光二極管D2，作為水位傳遞觀測狀態(tài)指示；K2的刀擲②與BG2的基極，BG2的發(fā)射極接地，其集電極與電磁繼電器KA管腳⑧相接，KA的管腳⑦與信號發(fā)射機(jī)器的XP2鍵相接，構(gòu)成待機(jī)狀態(tài)；管腳⑤與XP1相接，構(gòu)成信號發(fā)射器的發(fā)射狀態(tài)，管腳⑥和管腳③是電磁繼電器的刀擲極，其動作由繼電器中的電磁鐵控制；KA的管腳②通過電感線圈L接石英鐘Z，它與接在石英鐘另一電極上的管腳③形成石英鐘的運(yùn)行狀態(tài)，它的管腳④與石英鐘相接，與管腳③構(gòu)成其停止?fàn)顟B(tài)，在管腳③與石英鐘間還接有風(fēng)鳴器F，風(fēng)鳴器F的電源由V2提供。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連通試驗(yàn)儀，其特征在于置于水中的探頭(15)安裝在四周制有網(wǎng)格孔(19)的框體(23)中，探頭由兩塊金屬極板制成，在各極板的上部各固接一根導(dǎo)線(22)，其中一根與BG1的基極相接，另一根接K1的擲點(diǎn)(3)，同時通過R1接K1的擲點(diǎn)①。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連通試驗(yàn)儀，其特征在于信號接收機(jī)(3)采用通常的對講機(jī)；信號發(fā)射器也采用常用的對講機(jī)，把其待機(jī)狀態(tài)鍵XP2與KA的⑥、⑦相接，發(fā)射狀態(tài)鍵XP1與KA的⑥、⑤相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連通試驗(yàn)儀，其特征在于電壓表V的電位調(diào)節(jié)電路由電位器RP和電阻R3并接后和電阻R5串接。K1的擲點(diǎn)⑥與地間串接有R2。
專利摘要一種連通試驗(yàn)儀，由主機(jī)、水位深度指示器、信號接收機(jī)等組成，關(guān)鍵是主機(jī)由與雙刀雙擲開關(guān)K
文檔編號G01F23/24GK2575620SQ01276050
公開日2003年9月24日 申請日期2001年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月21日
發(fā)明者楊紅林 申請人:楊紅林