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一种电磁浮子地面积水深度记录器

发布时间:2018-03-09

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该记录器是河海大学研发的低成本、便携式地面积水深度监测装置,基于电磁悬浮 + 光电编码原理,解决传统浮子式水位计需建测井、易淤积、成本高的问题,可将水位变化转化为电信号并存储,适合城市积水、径流的实验与小规模监测。

适用范围:核心场景:城市地面积水深度监测、城市径流数据采集与研究 适用对象:高校学生科研团队、小型水文监测实验、低成本积水观测项目 环境适配:无需修建测井 / 钢管井,可直接通过针状入土桩固定于地表,适用于多沙、易淤积等复杂地表环境

核心内容(结构 + 工作原理)

 

(一)核心结构

 
主要由量水管、编码器、传动齿轮组、水位计程轮、配重、轮绳、电磁浮子、磁石浮环、连接绳、针状入土桩组成:
 
  1. 量水管:空心不锈钢管,外侧带刻度,底部设针状入土桩用于固定
  2. 磁石浮环:套在量水管外,内侧嵌磁石,随水位上下浮动
  3. 电磁浮子:置于量水管内,通电后与磁石浮环产生互斥力,通过连接绳与磁石浮环联动
  4. 传动系统:轮绳连接电磁浮子与水位计程轮,水位计程轮经传动齿轮组连接编码器
  5. 编码器:增量式光电编码器,含光路、电路、机械部分,带 USB 接口用于数据导出
 

(二)工作原理

 
  1. 电磁浮子通电,与磁石浮环互斥使连接绳绷直
  2. 水位变化→磁石浮环升降→通过连接绳带动电磁浮子同步升降
  3. 电磁浮子拉动轮绳→带动水位计程轮转动→经齿轮组驱动编码器旋转轴
  4. 编码器将旋转位移转化为电信号,记录并存储积水深度数据
 

(三)技术优势

 

 

  1. 低成本:无需土建测井,造价远低于红外 / 激光 / 超声波类水位监测设备
  2. 易部署:针状入土桩固定,安装便捷,适合野外与城市地表监测
  3. 抗干扰:电磁联动避免浮子与水直接接触,减少淤积、钢绳打绞等故障
  4. 数据可靠:光电编码器保证测量精度,USB 接口可导出数据
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