专利名称：全密封音响式地下水水位计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水文及工程方面的地下水位及河流、水库水位的测量，属水文地质仪器领域。
背景技术：
地下水位和人们的生产生活的着密切的关系，洪水灾害是世界上最严重的自然灾害之一，洪水往往分布在人口稠密、农业垦殖度高、江河湖泊集中、降雨充沛的地方，我国是世界洪灾最严重的国家之一，全国约有35%的耕地、40%的人口和70%的工农业生产经常受到江河洪水的威胁，并且因洪水灾害所造成的财产损失居各种灾害之首。中国的历史从来就是和防灾救灾密切相关的，几年一次的大洪水，给中国人民带来了深重的灾难，在洪灾来临前后，江河湖泊的水位及变化趋势，是观察和预测灾情的最重要的参数，所以每年在洪涝易发季节，有关部门都要派出大批人员，测量各个水位点的水位参数，虽然现在有一些自动观测系统，在为了更详细的数据，还是要补测大量的数值，这就要用人工采用水位计进行测量。水利是农业的命脉，在农作物生长中，合理灌溉是稳产高产,提高生产效益的最重要手段，在我国特别是我国的北方地区，井渠结合，充分利用渠道和机井进行灌溉，解决季节性缺水问题，可有效地大幅提高作物的产量，但在这同时又必须有效地控制地下水位，防止土壤的次生盐溃化。作物生长季节田面有作物植被覆盖，田间蒸发所占比重和土壤积盐的可能性均较小，而作物需水又需要有来自地下水对根层的补给，因此，此时地下水位可控制在较小的深度。秋收以后至春作物生长期以前，表土裸露，土壤蒸发强烈易于积盐，地下水位应控制在较大的深度。西北地区春季河流缺水，地表水不能满足灌溉用水的需要，为了解决供需矛盾，部分地区须利用地下水灌溉，而开采地下水又将会起到降低地下水位的作用。灌区需要根据不同季节对地下水位有所控制，有计划地安排井灌与渠灌的用水量和用水时间，以达到既利用地下水又防止土壤盐碱化的目的，起到井灌井排的作用。这些就需要精确地，大面积的测量地下水位的数据。地面沉降是一种�：π匝现氐幕肪车刂试趾Γ叵滤幌陆凳堑孛娉两档闹饕颍嗄甑难芯拷峁砻鳎叵滤墒且鹞夜矶嗟厍孛娉两档闹匾蛩兀叵滤槐浠茄芯糠治龅孛娉两当浠⒄沟淖钪苯拥闹ぞ葜弧Ｑ芯拷⒌孛娉两涤氲叵滤槐浠木楣叵担苑治鲈げ馕夜孛娉两捣⒄骨魇凭哂兄匾睦砺垡庖寮跋质狄庖濉Ｏ衷诨窘ㄉ璩中欢希こ淌鹿室财捣狈⑸夂芏喽己偷叵滤恢苯酉喙�。地下水位的上升和下降，都可能产生或诱发一系列岩土工程问题。随着地下水位的上升，地下水与岩土体之间相互作用加强，导致地基岩土体承载力及抗碱性能的减弱，由此引发了诸如承载力降低、砂土液化、震陷加剧、土壤盐泽沼泽化、冻胀等一系列不良岩土工程问题浅基础地基承载力降低土壤沼泽化、盐泽化。岩土体产生变形、滑坡、崩塌、失稳等不良地质现象，在河谷阶地、斜坡及岸边地带，地下潜水位或河水位上升时，岩土体侵润范围增大，侵润程度加剧，岩土被水饱和、软化、降低了抗剪强度；当河水或地表水位下降时，在动水压力作用下，地下水向坡外渗流，可能产生潜蚀、流沙、管涌等现象，破坏了岩土体的结构和强度；地下水位的升降变化还可能增大动水压力促使岩土体产生变形、坍塌、滑移等，煤矿所发生的透水和渗水事故，也和地下水水位有着密切的关系。所以许多影响到国计民生的重大项目、重要工程，如大型建筑、大型水库、隧道、地铁等都和地下水有关，而地下水位测量又是一个必不可少的重要参数，许多其它的地质参数都要通过它参预计算，所以准确方便的对它进行测量具有着潜在的经济和政治意义。但总体而言，目前我国的水位测量方式还较落后。虽然少部分固定式测量有较先进的自动系统，但大部分地质、矿山、水文等部门的水文观测孔、地质钻孔、水井、水库大坝及江河湖海的水位测量，目前还是采用的测绳、测钟、电线、万用表等原始落后的简易测水方法。虽有一些进口的和国产的便携式水位计，但由于设计和工艺制造原因，仍有价格高，体积较大，测量并不方便，精度不高等问题，为此我们设计了本实用新型，它价格低、体积小、重量轻、精度高、操作便用方便，防水防潮，可适用于大部分基层测量要求，有着良好的推广应用前景。目前便携式水位计基本都是采用带铜芯卷尺的方式，铜芯线将水位信号传到地面，再通过地面的电子线路发出声光信号告诉操作者，水位的深度则是由卷尺读出，本实用新型的设计思路是摆脱传统便携式水位计带铜线卷尺的模式，因为它有一些不可克服的问题，首先这种卷尺需要专门订制，所需要的模具费用就是一项很大的开销，不同深度的卷尺的模具还要不同，这就是这种水位计价格居高不下的原因。另外铜芯线在反复的弯曲拉直操作下，较容易产生拆痕，一但断裂，就无法修复，只能报废，损失较大。还有卷尺再加上两根铜芯线，总体的体积就会大很多，以致该卷尺象一个小型绞车，体积较大，携带不方便。导线采用铜线，它必然会有一定的钢性和挠度，会使卷尺产生弯曲，卷尺不能完全拉直，对测量精度有一定的影响。发明人曾经也研制过便携式水位计，但由于水位计难免不与水接触，过去在防水等方面存在不足，开关、充电座、喇叭等器件会因进水生锈而无法工作，因而在实际应用中，不能有效地推广应用，
实用新型内容为了克服现有技术的不足，本实用新型是将探头的电子线路，电池，发音器件全部安装在测量探头内，当测量探头探针触到水面时，电子线路启动，让发音器发出120分贝的高音声响，让声音信息的传传送取代电流信息的传送，反映出水位的真实深度，而又不需要有形物质的媒介，大大简化了仪器的结构和成本，体积和重量都变得较�。巴獠僮魇址奖�。本实用新型所述的全密封音响式地下水水位计，包括卷尺和探头，探头为密封结构，探头包括不锈钢壳体、壳体一端由水位计基座封口，另一端与卷尺相连，水位探针设置在水位计基座上、探针头部外露，尾部与壳体电路板相连，壳体内还有与电路板相连的充电电池、和压电陶瓷音响器；所述压电陶瓷音响器上设有碳纤维震动膜，水位探针也是充电电池的充电插头；壳体外设有电源磁性开关控制电路板的工作；壳体内有磁敏管，磁敏管控制设置在水位计基座外的电源接通显示发光管工作；所述卷尺是纤维材质。为了改善防水效果，水位计基座与壳体间设置O型密封圈。[0012]为了保护探针，在探针外设有护套。本实用新型将所有可能与水相遇的地方全部采取措施加以解决，探头完全密封，没有任何会生锈或遇水不能工作的器件，保证了探头能长期地在高湿环境下可靠的工作。本实用新型所采用的方法是用磁场传递开关的信息，因为磁场能穿过塑料而进入到探头里面，所以在探头的壳外安装一个稀土强磁铁，就能启动探头内部的电路开始工作，而水则完全隔绝开了。充电插头借用不锈钢测针的两个头，在电子线路上适当增加一些二极管类的单向导电器件，就能实现测量探针兼做对蓄电池充电的输入口，取消了电源充电器插头，解决充电插头遇水生锈所出现的接触不良或电源短路的问题。喇叭则采用压电陶瓷材料器件，震动膜采用碳纤维环氧薄膜，它不怕水，有相当高的抗压强度，压电陶瓷材料有胶水粘在碳纤维环氧薄膜内表面，当压电陶瓷在电压的作用下发生震动时，这个震动就传到薄膜的外表面而发出声响，达到完全防水而又能发出声音的效果。为了使声音更加宏亮，在声音吵杂的工地也能使用，电路中采用了升压电路，使音响电压升到几百伏的高度，发出的音响可达120分贝以上。为了防止测量时探头下落太快，使得探头完全浸没在水中而无法发出声音的问题，本实用新型采用漂浮式设计，探头的落水时，会漂在水面而不会下沉，防止沉入水底高水压破坏了探头密封而损坏的问题。探头的外壳采用不锈钢管，不但机械强度大，而且耐酸耐盐，长期使用仍熠熠生辉。整个探头采用充电电池供电，充电一次可用10小时以上，由于喇叭不响时电路为休眠状态，所耗电流仅为发音时的1/100，在实际使用中声响的时间远小于不响时间，所以实际每充电一次能使用数月之久。电池是整个探头重量最重的器件，所以安放在探头的最底部，这样降低了探头的重心，当探头漂浮在水面时，呈竖直向上的状态。深度的测量采用普通的工程中使用的耐拉纤维卷尺，它的价格低廉，购买容易，收放方便，垂挂柔顺，测量精度高，长度从25米至250米规格齐全，是一种较理想的量具。
图1是本实用新型结构示意图1-纤维材质长卷尺，2-探头吊架，3-碳纤维震动膜，4-压电陶瓷音响器，5-吊架铆钉,6-电线，7-电路板，8-充电电池，9-磁敏管，10-0型密封圈，11-基座螺丝，12-电源接通显示发光管，13-探针护套，14-电源磁性开关，15-水位探针，16-水位计基座，17-探头不锈钢壳。
具体实施方式
本实用新型结构示意图如图1，当电源磁性开关14转动到电源开的位置时，磁敏管9接通，电源接通显示发光管12亮，电路板7开始启动，处于休眠等待状态，测量者将纤维材质长卷尺I放出，水位计探头慢慢接近水面，当两根水位探针15接触到水面时，电路工作，高压震荡电路发出高压交流电流，使压电陶瓷音响器4转换成机械震动，通过碳纤维震动膜3发出音响，这时测量者可观察卷尺I上的读数，测量出水面的具体深度。探针护套13是为了增加探针抗摔强度，改善绝缘效果，防止电路误触发而加设的，8为水位计充电电池，它通过外接专用充电电源，直接利用水位探针15做充电输入，探头吊架2用铆钉5和探头不锈钢壳17相连，作为卷尺I和水位探头的连接媒介。由图可以看到，整个探头完全密闭，仅通过磁场、探针和音响震动膜与外部接触，而这几个部件都是用密封圈或胶密闭起来的，水无法进入到探头内部，即使将整个探头按入水中，水也无法进入，所以它完全防水，保证了在涉水的情况下可长期可靠地工作。电线6是电路板和压电陶瓷间的连接线。水位计基座16是水位探针15、电源磁性开关14、0型密封圈10的结构支撑物，探针、开关、密封圈都安装在它上面，它还作为水位计的底部外表面，是整个水位计的主结构件。基座螺丝11是基座16和探头不锈钢壳的17固定件。
权利要求1.一种全密封音响式地下水水位计，包括卷尺和探头，探头为密封结构，探头包括不锈钢壳体、壳体一端由水位计基座封口，另一端与卷尺相连，水位探针设置在水位计基座上、 探针头部外露，尾部与壳体电路板相连，壳体内还有与电路板相连的充电电池、和压电陶瓷音响器；其特征在于，所述压电陶瓷音响器上设有碳纤维震动膜，水位探针也是充电电池的充电插头；壳体外设有电源磁性开关控制电路板的工作；壳体内有磁敏管，磁敏管控制设置在水位计基座外的电源接通显示发光管工作；所述卷尺是纤维材质。
2.根据权利要求1所述的全密封音响式地下水水位计，其特征在于水位计基座与壳体间有O型密封圈。
3.根据权利要求2所述的全密封音响式地下水水位计，其特征在于，所述探针外设有护套。
4.根据权利要求2所述的全密封音响式地下水水位计，其特征在于，探头通过设置在壳体一端的探头吊架与卷尺相连。
专利摘要本实用新型涉及全密封音响式地下水水位计，属水文地质仪器领域。该水位计包括卷尺和探头，探头为密封结构，探头包括不锈钢壳体、壳体一端由水位计基座封口，另一端与卷尺相连，水位探针设置在水位计基座上、探针头部外露，尾部与壳体电路板相连，壳体内还有与电路板相连的充电电池、和压电陶瓷音响器；所述压电陶瓷音响器上设有碳纤维震动膜，水位探针也是充电电池的充电插头；壳体外设有电源磁性开关控制电路板的工作；壳体内有磁敏管，磁敏管控制设置在水位计基座外的电源接通显示发光管工作；所述卷尺是纤维材质。本实用新型大大简化了仪器的结构和成本，体积和重量都变得较�。巴獠僮魇址奖�。
文档编号G01F23/00GK202885905SQ20122062821
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者韦金河, 林家彬, 孟力力, 闻婧, 王强 申请人:江苏省农业科学院
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