流量測量裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及流量測量領域，特別涉及一種流量測量裝置和方法。
【背景技術】
[0002]洪澇災害是我國主要的自然災害之一，次洪模擬精度是對洪澇災害進行準確的預警預防的關鍵問題，而對降雨入滲產(chǎn)流過程的認識是準確模擬水文過程的核心。水文實驗是研究降雨入滲產(chǎn)流過程的重要手段，水文實驗中流量觀測的時間分辨率和精度等直接關系到水文實驗的數(shù)據(jù)質(zhì)量，并影響后續(xù)的分析與研究。
[0003]目前水文實驗中的流量測量方法主要為三角堰法、體積法等。三角堰法只適用于流量變化較小時的流量觀測，一種三角堰型號只適用于一定區(qū)間內(nèi)的流量觀測，且水位波動會造成流量數(shù)據(jù)波動較大。體積法分為用水位推求體積和直接用量筒測量體積，前者存在類似于三角堰測流的問題，水位波動難免引起流量波動，此外，對于小流量的觀測誤差遠高于大流量；對于后者，量筒法測量體積推求流量受人為主觀影響較大，且不能得到連續(xù)的流量變化過程，數(shù)據(jù)時間分辨率較低。
[0004]綜上所述，傳統(tǒng)的流量測量方法對小流量連續(xù)徑流測量的精度較低、數(shù)據(jù)波動較大、時間分辨率較低，使得水文實驗流量觀測存在較大誤差，難以獲取準確的流量變化細節(jié)信息，限制了人們對降雨入滲產(chǎn)流過程的認識。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開提供一種流量測量裝置和方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高時間分辨率且簡單可靠的流量測量，特別適合小流量連續(xù)徑流測量。
[0006]本公開的一方面提供一種流量測量裝置，包括:
[0007]出流管，用于引入待測水流；
[0008]集水箱，用于采集所述出流管引入的水流；
[0009]測量部件，用于測量所述集水箱的重量并傳輸所述重量；以及
[0010]數(shù)據(jù)處理裝置，用于接收所述重量并基于所述重量計算流量。
[0011]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理裝置根據(jù)以下公式計算流量:
[0012]Qx= (M-M, 0/ p At
[0013]其中，i時刻的流量，M ,? i時刻所述測量部件測得的重量，Μ ,,為1-Ι時刻所述測量部件測得的重量，P為所述待測水流的密度，At為數(shù)據(jù)時間步長。
[0014]優(yōu)選地，所述測量部件是電子稱。
[0015]優(yōu)選地，所述測量部件通過數(shù)據(jù)線與所述數(shù)據(jù)處理裝置連接。
[0016]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理裝置是服務器、個人電腦、筆記本電腦的至少其中之一。
[0017]優(yōu)選地，所述流量測量裝置還包括出水口，所述待測水流通過出水口進入所述出流管。
[0018]優(yōu)選地，所述待測水流是連續(xù)徑流。
[0019]本公開的另一方面提供一種流量測量方法，包括以下步驟:
[0020]引入待測水流；
[0021]采集所述出流管引入的水流；
[0022]測量所述集水箱的重量并傳輸所述重量；以及
[0023]接收所述重量并基于所述重量計算流量。
[0024]優(yōu)選地，根據(jù)以下公式計算流量:
[0025]Qi= (M j-M； j) / P At
[0026]其中，i時刻的流量，M ,? i時刻所述測量部件測得的重量，Μ , !為1-Ι時刻所述測量部件測得的重量，P為所述待測水流的密度，At為數(shù)據(jù)時間步長。
[0027]優(yōu)選地，所述流量測量方法還包括以下步驟:
[0028]所述重量通過數(shù)據(jù)線從所述測量部件傳輸至所述數(shù)據(jù)處理裝置。
[0029]本公開基于稱重的方法，通過稱量各個時刻凈流量的累計重量，并轉(zhuǎn)換為體積，進而得到各個時刻的流量。與現(xiàn)有技術相比，本公開的有益效果是:①數(shù)據(jù)精度高，例如可采用電子稱作為測量部件，目前大量程電子稱的精度為lg，小量程電子稱的精度為0.0lg，如果每秒鐘測量一次重量，測量的流量精度分別為lml/s和0.0lml/s，均滿足一般水文實驗的需求；②適用流量范圍廣，基本適用于任何流量的觀測，僅需根據(jù)累計流量大小靈活調(diào)整測量部件的量程和集水箱的容積即可；③數(shù)據(jù)時間分辨率高，可以每秒測量一次流量數(shù)據(jù)；④數(shù)據(jù)波動小，用稱重法測流很好的避免了水位波動對流量數(shù)據(jù)的影響，獲得的流量數(shù)據(jù)較為平穩(wěn)。
【附圖說明】
[0030]通過結(jié)合附圖對本公開示例性實施例進行更詳細的描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實施例方式中，相同的參考標號通常代表相同部件。
[0031]圖1顯示根據(jù)示例性實施例的流量測量裝置的示意圖；
[0032]圖2顯示根據(jù)示例性實施例的流量測量方法的流程圖；
[0033]圖3顯示在人工降雨入滲實驗中應用根據(jù)示例性實施例的流量測量方法獲得的流量過程線。
【具體實施方式】
[0034]下面將參照附圖更詳細地描述本公開的優(yōu)選實施例。雖然附圖中顯示了本公開的優(yōu)選實施例，然而應該理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整地傳達給本領域的技術人員。
[0035]根據(jù)示例性實施例的流量測量裝置包括:
[0036]出流管，用于引入待測水流；
[0037]集水箱，用于采集出流管引入的水流；
[0038]測量部件，用于測量集水箱的重量并傳輸所述重量；以及
[0039]數(shù)據(jù)處理裝置，用于接收所述重量并基于所述重量計算流量。
[0040]出流管引入待測水流，集水箱采集出流管引入的待測水流；測量部件按照預設的時間周期測量集水箱的重量，并將該重量傳輸出去；數(shù)據(jù)處理裝置接收該重量，并基于該重量計算各個時刻待測水流的流量。在實際應用時，待測水流通過集水出流裝置進行收集，可以估計待測流量，選擇相應量程的測量部件以及容積與之匹配的集水箱。集水箱的尺寸應滿足測量空間以及待測流量的要求。
[0041]作為優(yōu)選方案，數(shù)據(jù)處理裝置通過相鄰兩個時刻的累計重量的差值除以待測水流的密度計算得到各個時刻的流量，計算公式如下:
[0042]Qi= (Μ「Μ")/ρ At
[0043]其中，i時刻的流量，M ,? i時刻所述測量部件測得的重量，Μ , !為1-Ι時刻所述測量部件測得的重量，P為待測水流的密度，At為數(shù)據(jù)時間步長。優(yōu)選地，Qi的單位是ml/s，MdP Μ ;:的單位是g，p的單位是g/cm3，&1:的單位是8。
[0044]作為優(yōu)選方案，測量部件是電子稱。目前大量程電子稱的精度為lg，小量程電子稱的精度為0.0lg，如果每秒鐘測量一次重量，測量的流量精度分別為lml/s和0.0lml/s，均能滿足一般水文實驗的需求。
[0045]作為優(yōu)選方案，測量部件通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)處理裝置連接，測量部件測量的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理裝置，這時測量部件需具備串行接口?；蛘?，測量部件可通過無線方式(例如藍牙或射頻方式)與數(shù)據(jù)處理裝置進行通信，這時測量部件包括相應的通信芯片，例如藍牙芯片或射頻芯片。
[0046]作為優(yōu)選方案，數(shù)據(jù)處理裝置是服務器、個人電腦、筆記本電腦的至少其中之一。
[0047]作為優(yōu)選方案，根據(jù)示例性實施例的流量測量裝置還包括出水口，待測水流通過