一种基于水力瞬变分析的管道内径测量设备及测量方法

本发明属于激光测量，尤其涉及一种基于水力瞬变分析的管道内径测量设备及测量方法。

背景技术：

1、水力瞬变，也称为水击或水锤，是指在给排水管道中由于水流流量的快速变化导致的压力波动。这种变化可能是由于降雨、阀门快速启闭、水泵启停等原因引起的。当水流流量发生快速变化时，管道内的压力也会大幅度波动，这种压力波动会对管壁产生破坏作用，严重时可能导致管道破裂。为了分析水力瞬变，可以建立数学模型，如特征线法、有限元法等。以特征线法为例，首先需要确定管道的基本参数，如管道内径、长度、流速、压力等。然后，根据这些参数，可以建立水击波传播的微分方程，并通过差分法或其他数值方法求解该方程。

2、对于圆形且微量变形为椭圆形的管道，现有的设备难以精准测量，原因如下：首先，管道的形状变化导致了测量基准的改变。圆形管道的内径测量通常基于一个固定的直径或半径，而椭圆形管道则需要考虑两个不同的轴向尺寸，即长轴和短轴。这种几何形状的改变使得传统的测量工具和方法难以直接应用。其次，微量变形可能意味着变形量非常小，这要求测量设备具有极高的精度和分辨率。现有的测量设备可能无法达到这样的精度要求，或者在实际操作中难以准确捕捉到微小的尺寸变化。再者，椭圆形管道的测量需要考虑管道的圆度，即长轴和短轴的差异程度。这不仅需要精确测量两个轴向的尺寸，还需要评估它们之间的差异是否在允许的公差范围内。因此，对于微量变形为椭圆形的管道，需要开发或使用具有高精度、能够适应复杂几何形状变化的测量设备。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于水力瞬变分析的管道内径测量设备及测量方法，具备检测精准且能检测管道缺陷的优点，解决了现有技术的问题。

2、本发明是这样实现的，一种基于水力瞬变分析的管道内径测量设备，包括基座，所述基座上设有激光测量机构，所述基座上固定连接有转动驱动件，所述激光测量机构包括：激光测距仪、第一转轴、弹性复位件、第一齿轮、齿条和限位件；所述激光测距仪固定连接于所述基座上；所述第一转轴通过轴承转动连接于所述基座的中心；所述弹性复位件的一端固定连接于所述基座，所述弹性复位件的另一端固定连接于所述第一转轴；所述第一齿轮固定连接于所述第一转轴上；所述齿条啮合于所述第一齿轮的两侧，所述齿条的端部设有滚动件；所述齿条的方向和所述激光测距仪的激光测量方向垂直；所述限位件固定连接于所述基座上，所述限位件用于对所述齿条限位；其中，所述激光测量机构设有至少两组，且呈环形等距设置。

3、作为本发明优选的，所述激光测量机构包括两个所述齿条，且两个所述齿条分别啮合于所述第一齿轮的两侧，两个所述齿条相对所述第一齿轮呈中心对称，所述齿条的端部均设有滚动件，所述限位件相应设有两个。

4、作为本发明优选的，所述齿条上设有滑道；所述限位件包括：座体、凸形块、限位块；所述座体固定连接于所述基座上；所述凸形块的一侧固定连接于所述座体上，所述凸形块的另一侧滑动插接于所述滑道中；所述限位块通过螺钉固定连接于所述凸形块。

5、作为本发明优选的，所述转动驱动件包括：固定板、第一电机、转盘、电动伸缩件；所述固定板为圆板，所述固定板外圈固定连接有若干第一气囊，所述第一气囊相对所述固定板呈环形等距分布；所述第一电机固定连接于所述固定板的中心，所述第一电机的输出轴固定连接有第二转轴，所述第二转轴通过轴承转动连接于所述固定板；所述转盘固定连接于所述第二转轴，所述第二转轴、所述转盘和所述基座同轴设置；所述电动伸缩件的一端固定连接于所述转盘，所述电动伸缩件的另一端固定连接于所述基座。

6、作为本发明优选的，所述基座上设有电动滑台，所述电动滑台的移动端安装有第二电机，所述第二电机的输出端固定连接有第二齿轮，所述第二齿轮啮合于所述第一齿轮。

7、作为本发明优选的，所述滚动件包括：斜杆、固定块、圆杆、锁紧螺丝和轮体；所述斜杆的一端固定连接于所述齿条的端部；所述固定块的一端固定连接于所述斜杆远离所述齿条的一端，所述固定块的另一端设有圆槽；所述圆杆插接于所述圆槽中，所述圆杆上开设有若干插孔；所述锁紧螺丝连接于所述固定块上，且所述锁紧螺丝的端部插接于所述插孔中。

8、作为本发明优选的，所述基座为圆板；所述基座的外圈设有轴承，所述轴承的外侧固定连接有圆环状气囊。

9、一种基于水力瞬变分析的管道内径测量方法，使用所述的基于水力瞬变分析的管道内径测量设备，并包括以下步骤：

10、将所述基于水力瞬变分析的管道内径测量设备伸入待测量的管道内部；

11、所述弹性复位件对所述第一转轴施加力使所述第一转轴转动，所述第一转轴通过所述第一齿轮驱动所述齿条向管道的内壁一侧移动，直至所述滚动件贴合到管道内壁上；

12、转动本装置，使滚动件贴合在管道内壁进行转动360°，在转动过程中，基座始终位于管道的中心，可通过激光测距仪对管道内壁进行测量。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

14、1. 精确度高：将本装置伸入待测量的管道内部，弹性复位件可以对第一转轴施加力使第一转轴转动，第一转轴通过第一齿轮驱动齿条向管道的内壁一侧移动，直至滚动件贴合到管道内壁上。此时，可以转动本装置，使滚动件贴合在管道内壁进行转动360°。在转动过程中，基座始终位于管道的中心，可通过激光测距仪对管道内壁进行测量。

15、2. 适应性广：装置能够应对不同内径的管道，无论管道内径大还是小，装置都能通过调整齿条的伸出长度和弹性复位件的弹力来适应，显示出良好的通用性和适应性。

16、3. 操作简便：使用时，只需将装置伸入待测量的管道内部，装置即可自动进行测量，操作简单方便，降低了操作难度和误差。

技术特征：

1.一种基于水力瞬变分析的管道内径测量设备，包括基座（1），所述基座（1）上设有激光测量机构，所述基座（1）上固定连接有转动驱动件，其特征在于：

2.如权利要求1所述的一种基于水力瞬变分析的管道内径测量设备，其特征在于：

3.如权利要求1所述的一种基于水力瞬变分析的管道内径测量设备，其特征在于：

4.如权利要求1所述的一种基于水力瞬变分析的管道内径测量设备，其特征在于：

5.如权利要求1所述的一种基于水力瞬变分析的管道内径测量设备，其特征在于：

6.如权利要求1所述的一种基于水力瞬变分析的管道内径测量设备，其特征在于：

7.如权利要求1所述的一种基于水力瞬变分析的管道内径测量设备，其特征在于：

8.一种基于水力瞬变分析的管道内径测量方法，其特征在于，使用权利要求1-7任一项所述的基于水力瞬变分析的管道内径测量设备，并包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种基于水力瞬变分析的管道内径测量设备及测量方法，属于测量技术领域，包括基座，所述基座上设有激光测量机构，所述基座上固定连接有转动驱动件，所述激光测量机构包括：激光测距仪、第一转轴、弹性复位件、第一齿轮、齿条和限位件；所述激光测距仪固定连接于所述基座上；所述第一转轴通过轴承转动连接于所述基座的中心；所述弹性复位件的一端固定连接于所述基座，所述弹性复位件的另一端固定连接于所述第一转轴；所述第一齿轮固定连接于所述第一转轴上；所述齿条啮合于所述第一齿轮的两侧，所述齿条的端部设有滚动件。该发明能精准检测圆形且微量变形为椭圆形的管道内径。技术研发人员：徐莹,周林峰,张爽,苗卿华,宁浩然,陈鑫受保护的技术使用者：哈尔滨商业大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4