说明书一种组合式深井水位自动警示测量仪
技术领域
本发明涉及深井测量设施，尤其涉及地下水位测量仪器。
背景技术
目前在水文地质凿井、钻孔过程中，需要不断地抽出地下水，井孔内水位随着抽水过程不断下降，变化速率较快。井孔内上下层补给形成漏斗，加上孔壁射水，很难测出真实的动水位，一般采用直杆伸入井孔中，或绳子坠物放下井孔中，听声音或者看标记测量水位深度。对于较深的井孔和需要精确掌握水位数据的场合，准确地测量地下动水位的数据成为比较麻烦的棘手问题。但是由于单件研究费用高、专业性研究单位少，国内尚无专用的精确水位测量仪器。
发明内容
本发明的目的，就是提供一种结构紧凑，携带使用方便，带有自动警示功能的用于测量井深水位的测量仪，性能可靠,耗电量低，测量深度大，工作时间长, 测量深井水位深度准确，应用范围广泛。
本发明的任务是这样完成的：设计制作一种组合式深井水位自动警示测量仪，包括设置在支撑架和底座上的钢尺卷筒、钢尺卷筒上缠绕的钢尺电缆及钢尺电缆连接的水位探头，支撑架上装设防折叠装置和防转机构，钢尺卷筒上装设电控装置，钢尺电缆的两侧边固定设置热端电极线和冷端电极线，水位探头中设有探芯传感器，水位探头通过钢尺电缆连接电控装置。支撑架为垂直竖立在钢尺卷筒一侧旁边的直杆架，支撑架顶部通过横置的提手连接平行竖立在钢尺卷筒另一侧上边的支杆顶部，支撑架中部通过防折叠装置与支杆连接，支撑架底部支在钢尺卷筒一端的卷筒支架轴上面，卷筒支架轴下面架设在底座上，支撑架的直杆架上开有销孔，配装防转机构。防折叠装置为两根带中孔的防折叠滚柱，分别套装在上下排列平行横置的滚柱芯轴上，滚柱芯轴两端分别装设在支撑架和支杆上的轴孔中，上边的滚柱芯轴两端用紧固螺母固定，下边的滚柱芯轴两端用调整螺母固定，上下两根横置的防折叠滚柱之间留有间隙。防转机构包括防转销和调整螺母，防转销的销体前段为光杆、后段为螺杆，与支撑架上带内螺纹的轴向销孔配装，防转销的前端向内可顶触钢尺卷筒的卷筒端面板，防转销伸出在支撑架外面的螺杆后端固装调整螺母。钢尺卷筒两端设有圆形卷筒端面板，靠近支撑架一端的卷筒端面板内侧设有卷筒内套板，中孔套装卷筒支架轴，设置在钢尺卷筒中孔内腔中，卷筒支架轴外端装设支撑架，钢尺卷筒另一端的卷筒端面板外部装设封口面板，封口面板外板面上设置轴向的摇把,封口面板外面装设电控盒，封口面板内面连接电池盒，电池盒装设在钢尺卷筒的中孔内腔中，钢尺卷筒的筒壁上开有穿缆通孔，钢尺电缆内端穿过穿缆通孔进入钢尺卷筒的中孔内腔中，与封口面板外板面上设置的电控盒连接。水位探头为圆柱形，前段为实体圆柱，后段为带内孔的筒体，内孔中心嵌装套有绝缘套的探芯传感器，探芯传感器外围的水位探头筒体上开有透水的圆孔，水位探头后端与钢尺电缆连接。电控装置包括电控盒、电源开关、水位指示灯、音响器，装设在钢尺卷筒的封口面板外面，电源开关和水位指示灯装设在电控盒周围，音响器装设在电控盒上，电控盒内装设集成电路块, 集成电路块内设有模拟开关电路、放大电路、振荡电路，通过内部导线连接, 模拟开关电路通过外部导线分别连接电源开关和钢尺电缆的冷端电极线, 放大电路通过外部导线连接钢尺电缆的热端电极线,振荡电路通过外部导线连接水位指示灯和音响器：封口面板内面装设的电池盒放置在钢尺卷筒的中孔内腔中，钢尺电缆的内端固定在电池盒上面，通过钢尺电缆两侧边固定的热端电极线和冷端电极线连接电控盒，钢尺电缆向外穿过钢尺卷筒筒壁上的穿缆通孔，缠绕在钢尺卷筒上，钢尺电缆的外端穿过两根防折叠滚柱之间的间隙，连接水位探头，钢尺电缆的热端电极线连接水位探头中的探芯传感器, 冷端电极线连接水位探头的筒壁。
实际应用时，按下电源开关,操作者手持钢尺电缆将水位探头放入井管内，当水位探头中的探芯传感器接触到水面时，电控盒内装设的音响器会发出连续不断的报警声，同时水位指示灯滚动闪烁，此时应缓慢地收放钢尺电缆，寻找到音响器发出音响信号的瞬间。确定水位探头的位置，准确的掌握深井水位，读出井口位置的钢尺电缆上的尺寸刻度，就是地下水位距地面井口的深度。测量后转动钢尺卷筒的卷筒端面板上的摇把，将钢尺电缆卷绕在钢尺卷筒上，将水位探头提出井口。然后仔细清洗、擦干水位探头，插入底座上的探头放置筒中，以备下次携带使用。
本发明的电控装置的功能原理为：电源开关断开时，整体电路系统关断，处于不工作状态。当电源开关闭合，电池盒与电控盒连通，电源接通集成电路块，向模拟开关电路、放大电路提供回路电源，此时由于钢尺电缆的热端电极线与冷端电极线未连通，模拟开关电路、放大电路均处于截止状态，振荡电路不得电、不工作，整个电路静止电耗近乎为零。当电源开关闭合状态下，钢尺电缆连接的水位探头浸入水中，井水作为导电介质，将探芯传感器连接的热端电极线与水位探头筒壁连接的冷端电极线连通导电，获得偏置电压，热端电极线和冷端电极线接通通电回路，进入放大电路，驱动模拟开关电路完全饱和导通，从而使振荡电路得电工作，通过导线连通音响器和水位指示灯，音响器发出警报声，水位指示灯发光闪亮，实现声光报警。此时位于井口的钢尺电缆的尺寸刻度，即地下水位的深度。
由于本发明的水位探头中的探芯传感器接触到水面时，井水作为导电介质，连通探芯传感器连接的热端电极线和水位探头上端筒壁连接的冷端电极线，才接通导电回路；若探芯传感器不接触水面，则钢尺电缆上的热端电极线和冷端电极线不接通导电回路，因此电控装置不通电、不耗电，节能效果好，应用时间长。若在长期使用过程中，音响器的报警声减弱或水位指示灯的灯光亮度不够，则表示电池的电量不足，要将钢尺卷筒中孔内腔中的电池盒取出，更换电池。
按照上述技术方案进行实施、试验，证明本发明的结构合理简洁，便于携带，操作应用方便，不受射水、喷水、淋水的干扰，水位报警灵敏度高，响应速度快，稳定性好；用于测量深井、深孔水位，直观、清晰、准确，测量精度高，电能消耗低，抗干扰性能稳定可靠，能直接测量出真实的地下动水位，较好地达到了预定目的。
附图说明
图1是本发明应用状态的位置示意图；
图2是本发明的整体结构示意图
图3是图2的A向视图；
图4是图2的B向F-F剖面结构示意图；
图5是图4中的电池盒20与电控装置连接示意图；
图6是本发明的电路原理图。
图中，1—卷筒端面板，2—支杆，3—防折叠滚柱，4—支撑架， 5—防转销，6—卷筒支架轴，7—底座，8—水位探头，9—滚柱芯轴，10—探头放置筒，11—端面板套盖，12—卷筒螺栓，13—探芯传感器,14—封口面板,15—电源开关,16—电控盒, 17—音响器, 18—水位指示灯，19—摇把,20—卷筒内端板,21—钢尺卷筒,22—电池盒,23—压线板,24—接线座,25—集成电路块,26—模拟开关电路, 27—放大电路,28—振荡电路；A—视向符号，B—视向符号，D—中孔内腔，E—轴孔，F—剖面符号，H—井壁，K—圆孔，L—钢尺电缆，M—紧固螺母，N—热端电极线，P—地面，Q—绝缘套，R—密封胶带，S—井水，T—提手，U—井口，V—冷端电极线，W—穿缆通孔，X—导线，Y—调整螺母。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
参阅图1、图2,、图3，本发明包括设置在支撑架4和底座7上的钢尺卷筒21、钢尺卷筒21上缠绕的钢尺电缆L及钢尺电缆L连接的水位探头8，支撑架4上装设防折叠装置和防转机构，钢尺卷筒21上装设电控装置，钢尺电缆L两侧边固定设置热端电极线N和冷端电极线V，水位探头8中心设有探芯传感器13，水位探头8通过钢尺电缆L连接电控装置。支撑架4为垂直竖立在钢尺卷筒21一侧旁边的直杆架，支撑架4顶部通过横置的提手T连接平行竖立在钢尺卷筒21另一侧上边的支杆2顶部，支撑架4中部通过防折叠装置与支杆2连接，支撑架4底部支在钢尺卷筒19一端的卷筒支架轴6上面，卷筒支架轴6下面架设在底座7上，支撑架4的直杆架上开有销孔，配装防转机构。防折叠装置为两根带中孔的防折叠滚柱3，分别套装在上下排列平行横置的滚柱芯轴9上，滚柱芯轴9两端分别装设在支撑架4和支杆2上的轴孔E中，上边的滚柱芯轴9两端用紧固螺母M固定，下边的滚柱芯轴9两端用调整螺母Y固定，上下两根横置的防折叠滚柱3之间留有间隙。防转机构包括防转销5和调整螺母Y，防转销5的销体前段为光杆、后段为螺杆，与支撑架4上带内螺纹的轴向销孔配装，防转销5的前端向内可顶触钢尺卷筒21的卷筒端面板1，防转销5伸出在支撑架4外面的螺杆后端固装调整螺母Y。
参阅图4，钢尺卷筒21两端设有圆形卷筒端面板1，靠近支撑架4一端的卷筒端面板1内侧设有卷筒内端板20，中孔套装卷筒支架轴6，设置在钢尺卷筒21的中孔内腔D中，卷筒支架轴6外端装设支撑架4，钢尺卷筒21另一端的卷筒端面板1外部装设封口面板14，封口面板14外板面上设置轴向的摇把19,封口面板14外面装设电控盒16，封口面板14内面连接电池盒22，电池盒22装设在钢尺卷筒21的中孔内腔D中，钢尺卷筒21的筒壁上开有穿缆通孔W，钢尺电缆L内端穿过穿缆通孔W伸入中孔内腔D中，与电控盒16连接。水位探头8为圆柱形，前段为实体圆柱，后段为带内孔的筒体，内孔中心嵌装套有绝缘套Q的探芯传感器13，探芯传感器13周围的水位探头8筒体上开有透水的圆孔K，水位探头8后端与钢尺电缆L连接。钢尺卷筒21的中孔内腔D中均匀穿装数根轴向的卷筒螺栓12，两端伸出卷筒端面板1外面，用紧固螺母M固定，将两端的卷筒端面板1与中间的钢尺卷筒19连接固定为一体。
参阅图5、图6，电控装置包括电控盒16、电源开关15、水位指示灯18、音响器17，装设在钢尺卷筒21的封口面板14外面，电源开关15和水位指示灯18装设在电控盒16周围，音响器17装设在电控盒16上，电控盒16内装设集成电路块25, 集成电路块25内设有模拟开关电路26、放大电路27、振荡电路28，通过内部的导线X连接, 模拟开关电路26通过外部导线X分别连接电源开关15和钢尺电缆L的冷端电极线V, 放大电路27通过外部导线X连接钢尺电缆L的热端电极线N,振荡电路28通过外部的导线X连接水位指示灯18和音响器17：封口面板14内面装设的电池盒22放置在钢尺卷筒21的中孔内腔D中，钢尺电缆L的内端固定在电池盒22上面，通过钢尺电缆L两侧边固定的热端电极线N和冷端电极线V连接电控盒16。钢尺电缆L向外穿过钢尺卷筒21筒壁上的穿缆通孔W，缠绕在钢尺卷筒21上，钢尺电缆L的外端穿过两根防折叠滚柱3之间的间隙，连接水位探头8，钢尺电缆L的热端电极线N连接水位探头8中的探芯传感器13, 冷端电极线V连接水位探头8上端的筒壁。
实际应用时，松开防转销5，钢尺卷筒21可自由转动；按下电源开关15,操作者手持钢尺电缆L将水位探头8放入井管内，当水位探头8中的探芯传感器13接触到水面时，电控盒15内装设的音响器17会发出连续不断的报警声，同时水位指示灯18滚动闪烁，此时应缓慢地收放钢尺电缆L，寻找到音响器17发出音响信号的瞬间。确定水位探头8的位置，读出井口U位置的钢尺电缆L上的尺寸刻度，就是地下水面距地面井口U的深度。由于水位探头8中的探芯传感器13接触到水面时，井水S作为导电介质，将探芯传感器13连接的热端电极线N和水位探头8上端筒壁连接的冷端电极线V连通，接通导电回路,电控装置才工作；若探芯传感器13不接触井水S，钢尺电缆L上的热端电极线N和冷端电极线V不接通导电回路，则电控装置不通电、不工作。因此，本发明节能效果好，应用时间长。测量完成后，转动钢尺卷筒21的卷筒端面板1上的摇把19，将钢尺电缆L卷绕在钢尺卷筒21上，然后仔细清洗、擦干水位探头8，插入底座7上的探头放置筒10中，以备下次携带使用。
本发明操作方便，不受射水、喷水、淋水的干扰，水位报警灵敏度高，响应速度快，稳定性好；电能消耗低，抗干扰性能稳定可靠；用于测量深井、深孔水位，直观、清晰、准确，工作效率高，适用范围广泛，具有良好的社会效益和光明的推广应用前景。