【CN109959802A】一种水下探测器、地下水流速流向测量仪及方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910195089.4
(22)申请日 2019.03.14
(71)申请人 山东大学
地址 250061 山东省济南市历下区经十路
17923号
(72)发明人 杜毓超　张一驰　潘东东　许振浩　
高斌　刘彤晖　王文扬　刘杰　
(74)专利代理机构 济南圣达知识产权代理有限
公司 37221
代理人 张庆骞
(51)Int.Cl.
G01P 5/18(2006.01)
G01P 13/02(2006.01)
(54)发明名称
一种水下探测器、地下水流速流向测量仪及
方法
(57)摘要
本公开提供了一种水下探测器、地下水流速
流向测量仪及方法。

其中，水下探测器，包括密封
外壳，其内设有红外传感模块，红外传感模块可
绕主轴以固定角速度沿水平面转动；红外传感模
块上设有电子罗盘；密封外壳的底部通过转轴与
指示器相连，指示器可在水流作用下沿转轴在水
平面上自由转动；所述指示器包括头部和尾翼，
尾翼上设有光源，光源用于垂直向上发射光束，
光束可被红外传感模块接收；外传感模块用于当
接收到光束时触发电子罗盘记录其自身相对于
主轴的实时方向并经处理器模块处理后得到水
流流向；头部与尾翼之间连接有弹簧；红外传感
模块还用于将接收光束的时刻直接传送至处理
器模块；
处理器模块用于计算出水流流速。

权利要求书2页 说明书4页 附图2页CN 109959802 A 2019.07.02
C N 109959802
A
权　利　要　求　书1/2页CN 109959802 A
1.一种水下探测器，其特征在于，包括：
密封外壳，其内设有主轴、红外传感模块和处理器模块；红外传感模块可绕主轴以固定角速度沿水平面转动；红外传感模块上设有电子罗盘；密封外壳的底部通过转轴与指示器相连，指示器可在水流作用下沿转轴在水平面上自由转动；
所述指示器包括头部和尾翼，尾翼上设有光源，光源用于垂直向上发射光束，光束可被红外传感模块接收；所述红外传感模块用于当接收到光束时触发电子罗盘工作，电子罗盘用于记录其自身相对于主轴的实时方向并经处理器模块处理后得到水流流向；
所述头部与尾翼之间连接有弹簧；所述红外传感模块还用于将接收光束的时刻直接传送至处理器模块；处理器模块用于根据弹簧应变与光束信号出现时间及水流流速之间的已知关系式，计算出水流流速。

2.如权利要求1所述的一种水下探测器，其特征在于，所述处理器模块用于计算光束被红外传感模块接收到时电子罗盘的第一个方向读数和最后一个方向读数的均值，作为水流流向。

3.如权利要求1所述的一种水下探测器，其特征在于，所述头部包括空心柱，所述空心柱前端由锥形整流罩密封，空心柱后端插入一根杆，所述杆与锥形整流罩之间通过弹簧连接，所述杆的另一端连接尾翼。

4.如权利要求3所述的一种水下探测器，其特征在于，所述尾翼为垂直于水平面的V形尾翼。

5.如权利要求1所述的一种水下探测器，其特征在于，所述红外传感器模块在动力组件的驱动下绕主轴旋转。

6.如权利要求1所述的一种水下探测器，其特征在于，所述主轴上装有金属配重，以保证仪器在水中的稳定性；
或所述密封外壳的底部为透明材质制成；
或所述转轴为第一滚珠轴承；
或所述主轴与密封外壳之间由第二滚珠轴承连接。

7.一种地下水流速流向测量仪，其特征在于，包括：
如权利要求1-6中任一项所述的水下探测器；
地面操作部分，所述地面操作部分与水下探测器通过缆线连接。

8.如权利要求7所述的一种地下水流速流向测量仪，其特征在于，所述地面操作部分，包括绞车，所述绞车上设有操作面板，所述操作面板与处理器模块相连。

9.如权利要求8所述的一种地下水流速流向测量仪，其特征在于，所述操作面板还与储存器相连。

10.一种如权利要求7-9中任一项所述的地下水流速流向测量仪的工作方法，其特征在于，包括：
水下探测器被下降到指定深度；
地下水流速流向测量仪静置预设时间且指示器指向正确后，利用操作面板启动水下探测器并设定红外传感模块的旋转速度，由处理器模块自动将得到的水流流向和水流流速结果显示在操作面板上，同时记录在储存器中；
某一深度地下水数据测出后，利用操作面板关闭地下水流速流向测量仪，水下探测器
2。