圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明提供的地下水流速流向單孔測量裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖2為本發(fā)明提供的地下水流速流向單孔測量裝置的使用示意圖。
[0031]圖3為本發(fā)明提供的地下水流速流向單孔測量裝置的測量原理圖。
[0032]圖中:1-頂蓋，2-密封圈，3-控制室，4-連接筒，5-上頂針，6_平衡球，7_調(diào)節(jié)彈簧，8-底盤，9-下頂針，10-轉(zhuǎn)軸，11-平衡軸，12-顏色碼盤，13-顏色識別模塊，14-模塊連接線，15-壓簧，16-電磁鐵，17-控制器，18-安裝槽，19-電纜，20-防水密封膠，21-透水地層，22-探測孔，23-階梯軸孔，24-過水窗。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的內(nèi)容進行詳細具體說明，本發(fā)明的內(nèi)容不局限于以下實施例。
[0034]本發(fā)明提供的地下水流速流向單孔測量裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括由從上至下順序連接的封閉的控制室3、連接筒4和外表面為弧面的底盤8構(gòu)成裝置的外部支撐，以及安裝于外部支撐中的滲流跟蹤單元、位置檢測單元、復(fù)位單元和控制器17，控制室3通過頂蓋I封閉，控制室3與頂蓋I通過密封圈2密封，連接筒4上沿周向均勻開設(shè)有3個過水窗24，過水窗的面積為連接筒筒壁表面積的0.25?0.3倍，復(fù)位單元和控制器17均封裝于控制室中，控制器通過電纜19與外設(shè)設(shè)備進行數(shù)據(jù)通訊，頂，I上開設(shè)有電纜線孔，電纜與電纜線孔之間通過防水密封膠20密封，控制器17優(yōu)選單片機；
[0035]所述滲流跟蹤單元包括上頂針5、下頂針9、轉(zhuǎn)軸10和滲流跟蹤桿，上頂針5、轉(zhuǎn)軸10和下頂針9沿豎直方向順序安裝并且同軸，上頂針5、下頂針9和轉(zhuǎn)軸10均選用堅硬耐磨材料制成，轉(zhuǎn)軸兩端的軸心處均開設(shè)有圓錐狀的沉孔，沉孔的錐度大于上頂針與下頂針的頂針錐度，轉(zhuǎn)軸通過上頂針與下頂針抵緊固定，下頂針9的另一端與底盤螺紋連接，所述上頂針5為階梯軸，控制室底部的中心開設(shè)有與階梯軸間隙配合的階梯軸孔23，上頂針5的小軸徑段上套設(shè)有壓簧15，壓簧15通過軸肩和階梯軸孔的臺階限位，滲流跟蹤桿沿水平方向固定于轉(zhuǎn)軸中并且兩端均突出于轉(zhuǎn)軸外，所示滲流跟蹤桿由平衡軸11、調(diào)節(jié)彈簧7和平衡球6構(gòu)成，所述平衡軸11為階梯軸，轉(zhuǎn)軸10套于平衡軸11的小軸段上并且通過軸肩限位，平衡球6螺紋安裝于平衡軸的小軸段的端部構(gòu)成尺寸小于過水窗尺寸的膨脹部，調(diào)節(jié)彈簧7套于平衡軸位于平衡球與轉(zhuǎn)軸之間的小軸段上，平衡球6由密度小于平衡軸密度且能夠被磁化的材料制成；
[0036]所述位置檢測單元包括顏色碼盤12和顏色識別模塊13，顏色碼盤12為上表面帶有環(huán)形漸變色帶的圓盤，顏色碼盤12固定于轉(zhuǎn)軸的上部并且與轉(zhuǎn)軸10同軸，顏色識別模塊13安裝于上頂針上并且通過模塊連接線14與控制器17電性連接，顏色識別模塊為由顏色識別芯片和發(fā)光二極管構(gòu)成的集成電路板，顏色識別模塊通過透明防水密封膜封裝；
[0037]所述復(fù)位單元由4個與控制器17電性連接的電磁鐵16構(gòu)成，各電磁鐵分別位于控制室下部沿周向均勻開設(shè)的4個的安裝槽18中，電磁鐵位于平衡球6上方。
[0038]應(yīng)用本發(fā)明進行地下水流速流向單孔測量的過程為:
[0039]1.通過電纜繩19牽引，把測量裝置投放到透水地層21中開挖的探測孔22中，如圖2所示，調(diào)整裝置所在的深度，確保測點位置有地下水流經(jīng)鉆孔之中；
[0040]2.待測量裝置在鉆孔中穩(wěn)定后，通過電纜繩給測量裝置上電，啟動測量，控制器17是測量裝置的控制中心，安裝于控制室3種，測量前先等待裝置達到平衡狀態(tài)，即平衡軸11與測點地下水流向一致，此時顏色碼盤12標(biāo)識出的位置為水流相對于測量裝置的流向，通過測量裝置本身的方位后便能得到地下水的真實流向；平衡狀態(tài)下，流速流向跟蹤機構(gòu)沒有有效的扭矩，不會發(fā)生轉(zhuǎn)動，因此也不能跟蹤到地下水的流速，所以需要把平衡球6通過電磁鐵16吸引到某一位置后釋放，使得平衡軸11與地下水流向間存在一角度(盡可能略大于90° )，處于非平衡的狀態(tài)，非平衡狀態(tài)下平衡球6會在水流作用在朝著平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)動，通過感應(yīng)顏色碼盤的轉(zhuǎn)動速度和相對位置便可以換算出水流的速度，測量原理如圖3所示，整個測量過程由控制器17自動控制完成，無需人工干預(yù)；
[0041]3.完成一次測量后可以改變測量裝置的深度位置，繼續(xù)對下一個測點進行測量。
【主權(quán)項】
1.一種地下水流速流向單孔測量裝置，其特征在于:包括由從上至下順序連接的封閉的控制室、連接筒和底盤構(gòu)成的外部支撐，以及安裝于外部支撐中的滲流跟蹤單元、位置檢測單元和控制器，連接筒上開設(shè)有過水窗，復(fù)位單元和控制器均封裝于控制室中；所述滲流跟蹤單元包括上頂針、下頂針、轉(zhuǎn)軸和滲流跟蹤桿，上頂針、轉(zhuǎn)軸和下頂針沿豎直方向順序安裝并且同軸，轉(zhuǎn)軸通過上頂針與下頂針抵緊固定，上頂針與下頂針的另一端分別安裝于控制室與底盤中，滲流跟蹤桿沿水平方向固定于轉(zhuǎn)軸中并且兩端均突出于轉(zhuǎn)軸外，滲流跟蹤桿的其中一端設(shè)有尺寸小于過水窗尺寸的膨脹部;所述位置檢測單元包括顏色碼盤和顏色識別模塊，所述顏色碼盤固定于轉(zhuǎn)軸的上部，顏色識別模塊安裝于上頂針上并且與控制器電性連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水流速流向單孔測量裝置，其特征在于:控制室中設(shè)有由3個以上與控制器電性連接的電磁鐵構(gòu)成的復(fù)位單元，各電磁鐵分別位于控制室下部沿周向均勻開設(shè)的與電磁鐵數(shù)量相同的安裝槽中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地下水流速流向單孔測量裝置，其特征在于:所述膨脹部由可磁化材料制成并且位于電磁鐵下方。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水流速流向單孔測量裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)軸兩端的軸心處均開設(shè)有圓錐狀的沉孔，沉孔的錐度大于上頂針與下頂針的頂針錐度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水流速流向單孔測量裝置，其特征在于:所述顏色碼盤為上表面帶有環(huán)形漸變色帶的圓盤，顏色碼盤與轉(zhuǎn)軸同軸安裝。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地下水流速流向單孔測量裝置，其特征在于:所述顏色識別模塊為由顏色識別芯片和發(fā)光二極管構(gòu)成的集成電路板，顏色識別模塊通過透明防水密封膜封裝。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水流速流向單孔測量裝置，其特征在于:控制室底部的中心開設(shè)有階梯軸孔，所述上頂針為與階梯軸孔間隙配合的階梯軸，上頂針的小軸徑段上套設(shè)有壓簧，壓簧通過軸肩和階梯軸孔的臺階限位。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水流速流向單孔測量裝置，其特征在于:所述滲流跟蹤桿由平衡軸、調(diào)節(jié)彈簧和平衡球構(gòu)成，所述平衡軸為階梯軸，轉(zhuǎn)軸套于平衡軸的小軸段上并且通過軸肩限位，平衡球螺紋安裝于平衡軸的小軸段的端部構(gòu)成膨脹部，調(diào)節(jié)彈簧套于平衡軸位于平衡球與轉(zhuǎn)軸之間的小軸段上。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水流速流向單孔測量裝置，其特征在于:所述連接筒上沿周向均勻開設(shè)有3個過水窗，過水窗的面積為連接筒筒壁表面積的0.25?0.3倍。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水流速流向單孔測量裝置，其特征在于:所述控制室通過頂蓋封閉，控制室與頂蓋通過密封圈密封，控制器通過電纜與外設(shè)設(shè)備進行數(shù)據(jù)通訊，頂蓋上開設(shè)有電纜線孔，電纜與電纜線孔之間通過防水密封膠密封，所述底盤的外表面為弧面。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種地下水流速流向單孔測量裝置，包括外部支撐、滲流跟蹤單元、位置檢測單元、復(fù)位單元和控制器，連接筒上開設(shè)有過水窗；所述滲流跟蹤單元包括上頂針、下頂針、轉(zhuǎn)軸和滲流跟蹤桿，上頂針、轉(zhuǎn)軸和下頂針沿豎直方向順序安裝并且同軸，轉(zhuǎn)軸通過上頂針與下頂針抵緊固定，上頂針與下頂針的另一端分別安裝于控制室與底盤中，滲流跟蹤桿沿水平方向固定于轉(zhuǎn)軸中并且兩端均突出于轉(zhuǎn)軸外，滲流跟蹤桿的其中一端設(shè)有尺寸小于過水窗尺寸的膨脹部；所述位置檢測單元包括顏色碼盤和顏色識別模塊；復(fù)位單元由3個以上與控制器電性連接的電磁鐵構(gòu)成；該裝置具有流速流向跟蹤功能、位置檢測功能以及復(fù)位功能，可實現(xiàn)非接觸測量、重復(fù)測量和連續(xù)測量。
【IPC分類】G01D21/02
【公開號】CN105547369
【申請?zhí)枴緾N201610023425
【發(fā)明人】唐輝明, 張俊榮, 張永權(quán), 路桂英, 蔡毅, 顏林波
【申請人】中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月14日