[实用新型]声波水位仪

说明书

本实用新型涉及一种液面指示器，具体地说是一种测量机井水位的装置。

CN86208888号专利公开了一种机井声波水位仪，该仪器包括有信号发生部分和测量部分，由信号发生部分发出声波，测量部分接收发射信号和水位界面反射信号，取得时间差，结合声速计算出机井的水位埋深。由于机井内目前多使用潜水泵，井内的泵管法兰盘、电缆、铅丝等阻挡物增多，造成声波反射界面增多，使测量比较困难。而且该仪器的抗干扰能力差，不适于进行动水位埋深的测量。动水位埋深是评价机井的成井质量和使用寿命的重要参数之一，因此该仪器的使用存在较大的局限性。

本实用新型的目的就是提供一种可进行机井动水位埋深测量的装置，以提高地下水资源评价和管理的水平。

本实用新型是这样实现的：由升压电路、可控硅放电开关电路、定压触发电路及发声头子构成信号发射部分，测量部分由探头、带通滤波电路、放大阻塞电路、全相位放大电路、信号检出电路、脉冲宽度检测电路、符合电路、RC振荡电路、记忆电路、锁相环电路、自锁双稳电路、与门电路、驱动电路、显示器、升压稳压电路、显示器、升压稳压电路、显示驱动电路、复位电路连接组成。

当进行动水位埋深测量时，在机井内除具有发射信号和水面反射信号以外，还存在水泵运转产生的噪声信号，水面以上井管变径位置处的反射信号，法兰盘、电缆等阻挡物的反射信号，以及驻波反射信号等多种干扰信号。因而水位检测仪中的信号接收测量部分应具备在上述众多信号中检测出发射信号和水面反射信号的能力。根据大量的实测观察，除水泵运转产生的噪声信号的幅度略低外，其余反射信号的幅度差别不大；在持续时间上，除发射信号、变径位置反射信号、水面反射信号外，其余反射信号持续的时间短。基于此点，在本水位仪中，先用带通滤波电路滤除工作频带以外的干扰信号，用放大阻塞电路消除部分干扰，提高信噪比，使噪声幅度与其他信号幅度的比值减小。利用全相位放大电路将信号放大、负向信号倒相、经或门，使反相的负向信号插入正向信号间，形成正向信号。用自动阀值幅度检出电路阻塞水泵运转产生的噪声信号，输出与信号持续时间相应的脉冲信号。用脉冲宽度检测电路滤除发射信号、变径位置、水面反射信号以外的各种反射信号。再用符合电路依据水面以上井管变径的级数，用选择开关去掉变径位置反射信号，得到发射信号和水为反射信号。

由于声波在机井内的传播速度是一个变量，需采用平均声速做为与机内信号比拟的物理量，信号接收电路所接收的发射信号和水面反射信号的时间间隔是探头至水面传播时间的2倍，为了能直接显示出探头至水面的距离，机内信号频率应为平均声速的二分之一。

平均声速可表示为V＝V0＋△V，其中V0为定值，△V是受气候因素影响变动的部分。统计表明，用井管内地面以下1米处气液对△V进行摸拟，可使测量误差范围在设计指标以内。机内信号源频率也对应表示为f＝f0＋△f，其中f0固定，△f随机井内1米处气液改变而改变，即校正部分。为使机内信号频率能与测量时机井内平均声速比拟，实现自动校正，保证测量精度，构思如下：

采用锁相环电路，其中程序分频电路的高位预置端预置固定，形成f0，低位预置端预置取决于机井内地面以下1米处的温度，形成△f，其输出即为f＝f0＋△f。

为简化结构，温度传感元件装入包括话筒在内的探头中，下到机井内地面以下1米处，并做为定时元件接到RC振荡电路中，使RC振荡电路输出与温度相应频率的信号脉冲，与自锁双稳电路输出宽度1秒的正脉冲相与后，加到分频电路中。分频电路的各输出端与锁相环电路中程序分频电路的低位预置端相应连接，使其按温度进行相应的预置，实现了自动校止。

做为统一整体，本仪器其余部分构思如下：

将发射信号，水面反射信号或秒信号经转换开关接到自锁双稳电路中，自锁双稳电路输出相应宽度的正脉冲与机内信号相与后接到含有计数、锁存、选通的驱动电路中，驱动显示器显示。用复位电路控制显示时间，显示结束时，使有关电路清零，转入下一次测量。

电源电压、闸门的显示可将相应的信号接到显示驱动电路中，驱动显示器显示。

下面结合附图对本实用新型做进一步详述。

图1是本水位仪信号发射部分的电路框图；

图2是本水位仪测量部分的电路框图；

图3是测量部分中的放大阻塞电路、全相位放大电路、信号检出电路、脉冲宽度检测电路及符合电路几部分的具体电原理图。

图4是测量部分中的自动校正机构的电原理图。