流速傳感器、鉆孔流速傳感器、鉆孔流速測定裝置及方法與流程

本發明涉及水文地質參數監測領域，具體而言，涉及一種流速傳感器、鉆孔流速傳感器、鉆孔流速測定裝置及方法。

背景技術：

地下水鉆孔空間較為狹小，一般鉆孔直徑63mm-159mm或更小，地下水流速極為緩慢，如孔隙含水層地下水滲透流速為數米/天(0.01mm/s)或更低。現有的水流水速測量裝置主要有旋槳式測速儀、多普勒測速儀、超聲波流速儀、成像技術流速儀、放射性伽馬儀等。由于地下水鉆孔空間狹小，旋漿式流速儀直徑大于10cm，在鉆孔地下水垂向流速測定方面難以滿足要求；超聲波流速儀和多普勒流速儀一般要求流速大于20cm/s，而地下水流速極為緩慢，不能滿足地下水滲透流速測量要求；成像技術流速儀利用水中懸浮顆粒成像，進行圖像識別并測定地下水流速，但地下水一般極為干凈，很少有可以達到成像的懸浮顆粒，實用性受到極大的影響；采用放射性物質示蹤方法的伽馬儀測定地下水滲透流速，常用的示蹤劑為放射性I131(半衰期8.3天)作為示蹤劑，對人體安全和地下水污染極大，并由此產生一系列環境問題，國家明令禁止任何使用放射性同位素示蹤方法。因此，目前沒有一種兼具實用性和環保性的地下水垂向流速測量儀器。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明實施例的目的在于提供一種流速傳感器、鉆孔流速傳感器、鉆孔流速測定裝置及方法，以提供一種兼具實用性和環保性的地下水垂向流速測量儀器及方法。

第一方面，流速傳感器包括用于流經液體的空心管，空心管兩端分別為第一端和第二端；第一端設置有第一流水構件，第二端設置有第二流水構件，第一流水構件的內徑大于空心管內徑；流速傳感器還包括數據輸出單元、可在第一端和第二端之間移動的活動件、用于采集活動件位移時間參數的第一感應器和第二感應器，活動件密度與液體密度相同，數據輸出單元分別與第一感應器和第二感應器耦合,數據輸出單元用于輸出活動件位移時間參數。

在本發明較佳的實施例中，第一端設置有用于限制活動件移出空心管腔體的第一限位件，第二端設置有用于限制活動件移出空心管腔體的第二限位件。

在本發明較佳的實施例中，活動件為磁性材質，第一端設置有用于使活動件復位的第一電磁鐵和/或第二端設置有用于使活動件復位的第二電磁鐵。

在本發明較佳的實施例中，空心管為透明材質，第一感應器、第二感應器均為光電傳感器。

在本發明較佳的實施例中，活動件為銣磁鐵制成。

第二方面，一種鉆孔流速傳感器，包括多個流速傳感器，還包括殼體。流速傳感器包括用于流經液體的空心管，空心管兩端分別為第一端和第二端；第一端設置有第一流水構件，第二端設置有第二流水構件，第一流水構件的內徑大于空心管內徑；流速傳感器還包括數據輸出單元、可在第一端和第二端之間移動的活動件、用于采集活動件位移時間參數的第一感應器和第二感應器，活動件密度與液體密度相同，數據輸出單元分別與第一感應器和第二感應器耦合,數據輸出單元用于輸出活動件位移時間參數。殼體具有上蓋和下蓋。至少兩個流速傳感器平行設置于殼體內部，流速傳感器的第一流水構件和第二流水構件穿出上蓋和下蓋，至少有兩個流速傳感器的第一進水構件的方向與其他流速傳感器的第一進水構件的方向相反。

在本發明較佳的實施例中，上蓋連接有用于放大液體流速的第一流速放大構件，下蓋連接有用于放大液體流速的第二流速放大構件。在本發明較佳的實施例中，多個流速傳感器置于同一平面，多個流速傳感器中至少一個流速傳感器與至少另一個流速傳感器之間設置有夾角。

第三方面，提供一種鉆孔流速測定裝置，包括數據采集模塊、處理器以及人機交互模塊；人機交互模塊包括輸出設備和輸入設備，輸出設備、輸入設備均與處理器耦合；數據采集模塊包括鉆孔流速傳感器,包括多個流速傳感器，還包括殼體。流速傳感器包括用于流經液體的空心管，空心管兩端分別為第一端和第二端；第一端設置有第一流水構件，第二端設置有第二流水構件，第一流水構件的內徑大于空心管內徑；流速傳感器還包括數據輸出單元、可在第一端和第二端之間移動的活動件、用于采集活動件位移時間參數的第一感應器和第二感應器，活動件密度與液體密度相同，數據輸出單元分別與第一感應器和第二感應器耦合,數據輸出單元用于輸出活動件位移時間參數。殼體具有上蓋和下蓋。至少兩個流速傳感器平行設置于殼體內部，流速傳感器的第一流水構件和第二流水構件穿出上蓋和下蓋，至少有兩個流速傳感器的第一進水構件的方向與其他流速傳感器的第一進水構件的方向相反。鉆孔流速傳感器中每個流速傳感器分別與處理器耦合。

第四方面，提供一種鉆孔流速測定裝置，包括數據采集模塊、處理器以及人機交互模塊；人機交互模塊包括輸出設備和輸入設備，輸出設備、輸入設備均與處理器耦合；數據采集模塊包括鉆孔流速傳感器，包括多個流速傳感器，還包括殼體。流速傳感器包括用于流經液體的空心管，空心管兩端分別為第一端和第二端；第一端設置有第一流水構件，第二端設置有第二流水構件，第一流水構件的內徑大于空心管內徑；流速傳感器還包括數據輸出單元、可在第一端和第二端之間移動的活動件、用于采集活動件位移時間參數的第一感應器和第二感應器，活動件密度與液體密度相同，數據輸出單元分別與第一感應器和第二感應器耦合,數據輸出單元用于輸出活動件位移時間參數。殼體具有上蓋和下蓋。至少兩個流速傳感器平行設置于殼體內部，流速傳感器的第一流水構件和第二流水構件穿出上蓋和下蓋，至少有兩個流速傳感器的第一進水構件的方向與其他流速傳感器的第一進水構件的方向相反，上蓋連接有用于放大液體流速的第一流速放大構件，下蓋連接有用于放大液體流速的第二流速放大構件。在本發明較佳的實施例中，多個流速傳感器置于同一平面，多個流速傳感器中至少一個流速傳感器與至少另一個流速傳感器之間設置有夾角。鉆孔流速傳感器中每個流速傳感器分別與處理器耦合。

第五方面，一種鉆孔流速測定方法，涉及上述流速流向測定裝置，方法包括：數據采集模塊采集位移時間參數信號和方位信號，流速傳感器經由數據輸出單元將采集到的位移時間參數信號傳輸至處理器，姿態傳感器經由數據輸出單元將采集到的方位信號傳輸至處理器；處理器根據位移時間參數信號和方位信號計算出流速參數和流向參數；處理器控制人機交互模塊輸出流速和流向參數。

相較于現有技術，本發明提供一種流速傳感器、鉆孔流速傳感器、鉆孔流速測定裝置及方法。流速傳感器使得較大斷面的液體流經較小直徑的空心管，將液體流速進行放大，從而使得感應器能測出液體流速信號；活動件密度與待測液體密度相同，不受重力影響，便于測量垂向液體流速。鉆孔流速傳感器利用水速放大構件將流速進行一次放大后，再經由流速傳感器進行二次放大，使得緩慢流動的液體流速容易測量；且鉆孔流速傳感器中的至少一個流速傳感器進水端與其他流速傳感器反向，當應用于鉆孔垂向水速測定時，可測得向上或者向下的水速，較為方便。鉆孔流速測定裝置包括鉆孔流速傳感器。整體而言，本發明提供了兼具實用性和環保性的鉆孔垂向地下水的測量儀器及方法。

本發明的其他特征和優點將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明實施例了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明第一實施例提供的一種流速傳感器的結構示意圖。

圖2為本發明第一實施例提供的第一感應器、第二感應器與數據輸出單元的連接結構框圖。

圖3為本發明第一實施例提供的一種鉆孔流速傳感器的結構示意圖。

圖4為本發明第一實施例提供的另一種鉆孔流速傳感器的結構示意圖。

圖5為本發明第二實施例提供的一種鉆孔流速測定裝置的結構示意圖。

圖6為本發明第二實施例提供的鉆孔流速測定方法的流程圖。

圖標：100-流速傳感器；102-空心管；104-活動件；106-第一限位件；108-第二限位件；110-第一感應器；112-第二感應器；114-第一流水構件；116-第二流水構件；118-第一電磁鐵；120-第二電磁鐵；122-第一端；124-第二端；126-數據輸出單元；200-鉆孔流速傳感器；202-殼體；204-上蓋；206-下蓋；208-第一流速放大構件；210-第二流速放大構件；300-鉆孔流速測定裝置；402-存儲器；403-存儲處理器；405-網絡模塊；310-數據采集模塊；320-處理器；330-人機交互模塊。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。同時，在本發明的描述中，術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

第一實施例

請參考圖1，本發明實施例提供了一種流速傳感器100，包括空心管102、活動件104、第一限位件106、第二限位件108、第一流水構件114、第二流水構件116、第一感應器110、第二感應器112、第一電磁鐵118、第二電磁鐵120以及數據輸出單元126。

空心管102兩端分別為第一端122和第二端124。令第一端122為液體流入端，則第一端122設置有第一流水構件114，第二端124設置有第二流水構件116。第一流水構件114包括通孔，該通孔直徑即為第一流水構件114內徑，第一流水構件114內徑大于空心管102內徑，使得較大截面的液體能通過較小孔徑的空心管102，從而放大了液體流速，便于測量。第二流水構件116包括用于流經液體的通孔。

需要說明，第一流水構件114和第二流水構件116中，位于液體流入一端的第一流水構件114內徑應大于空心管102內徑，液體流出一端的第二流水構件116的內徑可大于、小于或者等于空心管102內徑。當第二流水構件116的內徑大于空心管102內徑時，液體也可從第二端124流入，第一端122流出。

空心管102內部設置有活動件104，該活動件104能隨著液體的流動，相對空心管102的徑向發生位移。活動件104的密度與液體密度相同，比如在常溫下對地下水流速進行測量時，活動件104密度為1.0g/cm³左右，當流速傳感器100豎直放置時，活動件104所受重力等于受到的浮力，則相當于僅受到水體流動所帶來的推力，并與水體以相同速度發生位移。

為防止活動件104移出空心管102腔體，在空心管102第一端122設置有第一限位件106，在空心管102第二端124設置有第二限位件108。在一種實施方式中，第一限位件106為空心螺帽，該空心螺帽的內徑小于空心管102內徑，也小于活動件104直徑，使得活動件104無法從第一端122移出；第二限位件108為空心螺帽，該空心螺帽的內徑小于空心管102內徑，也小于活動件104直徑，使得活動件104無法從第二端124移出。除此之外，空心螺帽也可為其他結構，只要能限制活動件104移出空心管102，也不限制液體通過即可，如網狀結構等。

空心管102長度為固定值，則活動件104隨著液體移動的距離為固定值，若獲得活動件104位移的時間，則可計算出空心管102內液體流動的速度。根據空心管102直徑與用于流入液體的第一流水構件114或第二流水構件116內徑之比，可計算出實際液體流動速度。

因此，應獲得活動件104移動一定距離所耗費的時間，即采集位移時間參數。在空心管102外側設置有第一感應器110和第二感應器112，分別采集活動件104通過第一感應器110對應的空心管102位置的時間以及活動件104通過第二感應器112對應的空心管102位置的時間。第一感應器110和第二感應器112間距離一定。在一種實施方式中，空心管102為玻璃、亞克力、塑料等透明材料制成，則第一感應器110、第二感應器112可為光電傳感器。此外，第一感應器110和第二感應器112可以為紅外傳感器及其他傳感器，這里感應器的種類及空心管102的材質均只是一種實施方式而已，并不對本發明的保護范圍產生限定。

在實際的使用中，應恢復活動件104的位置，以防止活動件104位于第二端124而液體從第一端122流至第二端124時，無法測量液體流速的問題。為了方便使用，可使用磁性材料制作活動件104，優選的，該磁性材質為具有強磁性的銣磁鐵，在空心管102外側設置電磁鐵，通過為電磁鐵通電，使得活動件104移動到初始位置。

圖1所示實施方式，在空心管102外側同時設置第一電磁鐵118和第二電磁鐵120，第一電磁鐵118靠近第一端122，第二電磁鐵120靠近第二端124。當對第一電磁鐵118和第二電磁鐵120通電時，利用第一電磁鐵118與活動件104之間的異極吸引力，以及第二電磁鐵120與活動件104之間同極斥力，使得活動件104快而穩定地位移至靠近第一端122的第一電磁鐵118處。為簡化生產工藝，在保障活動件104能夠位移至第一端122的基礎上，可僅在第二端124設置有第二電磁鐵120，當為第二電磁鐵120通電時，利用第二電磁鐵120與活動件104之間同極斥力，使得活動件104位移至靠近第一端122處。相應地，也可僅在第一端122設置第一電磁鐵118，當為第一電磁鐵118通電時，利用第一電磁鐵118與活動件104之間的異極吸引力，使得活動件104位移至靠近第一端122的第一電磁鐵118處。

需要說明，當第二流水構件116的內徑大于空心管102內徑，液體從第二端124流入，第一端122流出時，通過改變上述第一電磁鐵118、第二電磁鐵120的電流方向，即可改變電磁鐵極性，使得活動件104復位至靠近第二端124的第二電磁鐵120處。

請參考圖2，設置數據輸出單元126，用于輸出第一感應器110、第二感應器112采集到的位移時間參數。數據輸出單元126可為與第一感應器110、第二感應器112耦合的通訊接口，如485通訊接口、232通訊接口等，也可為與第一感應器110、第二感應器112耦合的通訊模塊，如GSM模塊、藍牙模塊、GPRS模塊等。

實驗表明，5mm內徑中空管，活動件104(銣磁鐵直徑5mm，長度2.7mm)，在地下水滲流速度1m/天(0.01mm/s)，實際誤差小于3％，足以滿足地下水流速檢測要求。

整體而言，本實施例提供的流速傳感器100包括第二流水構件116、較大內徑的第一流水構件114，還包括較小內徑的空心管102，能夠使原截面較大的液體于較小內徑的空心管102內流動，放大液體流速；在空心管102內設置活動件104，該活動件104密度和液體密度相等，在測量垂向流速時，不受重力影響；利用第一感應器110和第二感應器112測定活動件104通過的時間，可計算出空心管102內液體流速，進而計算實際液體流速；活動件104由磁性材料制成，設置第一電磁鐵118和/或第二電磁鐵120，可便捷地復位活動件104，便于使用；設置數據輸出單元126，可輸出第一感應器110和第二感應器112采集到的活動件104的位移時間參數。應用于地下水流測速，該流速傳感器100具有較好的實施效果。

第二實施例

請參考圖3，本實施例提供一種鉆孔流速傳感器200，包括多個第一實施例中的流速傳感器100，還包括殼體202、第一流速放大構件208以及第二流速放大構件210。

殼體202為柱狀，如圓柱體、多棱柱等。殼體202具有上蓋204和下蓋206。兩個流速傳感器100設置于殼體202內部，并相互平行。一個流速傳感器100的第一流水構件114穿出上蓋204，第二流水構件116穿出下蓋206，并與殼體202固定連接；另一個流速傳感器100的第一流水構件114穿出下蓋206，第二流水構件116穿出上蓋204，并與殼體202固定連接。

在使用時，給流速傳感器100中的電磁鐵通電，使得兩個流速傳感器100中的活動件104均復位至靠近第一端122的位置；若流速傳感器100第二進水構件大于空心管102內徑，也可改變電磁鐵中電流方向，使得兩個流速傳感器100中的活動件104均復位至靠近第二端124的位置。從而不論液體從殼體202的上蓋204流入還是從殼體202的下蓋206流入，流速傳感器100均可測量液體流速。

在實際使用中，流速傳感器100、鉆孔流速傳感器200一般用于地下水流測速。但地下水流速極為緩慢，如孔隙含水層地下水滲透流速為數米/天(0.01mm/s)或更低，因此，若僅通過第一進水構件或第二進水構件對水速進行放大，可能因為放大倍數不足而導致測量周期依然漫長或者測量精度不高等問題。因此，在上蓋204連接有用于放大水速的第一流速放大構件208，下蓋206邊沿處設置有用于放大水速的第二流速放大構件210。

請參考圖3和圖4，第一水速放大構件為空心圓柱或者空心棱柱，與殼體202外側壁固定連接或者與上蓋204固定連接，且其中心通孔不遮擋第一進水構件和第二進水構件。當將該鉆孔流速傳感器200置于鉆孔內進行流速測量，且水流從上蓋204流入時，鉆孔截面面積恒定，鉆孔流速傳感器200占據一定的鉆孔過水斷面面積，將使得水流加快速度從未被鉆孔流速傳感器200占據的位置流過。因而對水流速度進行了放大。

類似的，第二水速放大構件為空心圓柱或者空心棱柱，與殼體202外側壁固定連接或者與下蓋206固定連接，且其中心通孔不遮擋第一進水構件和第二進水構件。當將該鉆孔流速傳感器200置于鉆孔內進行流速測量，且鉆孔截面面積恒定時，鉆孔流速傳感器200占據一定的鉆孔過水斷面面積，將使得水流加快速度從未被鉆孔流速傳感器200占據的位置流過。因而對水流速度進行了放大。

以上就鉆孔流速傳感器200僅包括兩個流速傳感器100的情況進行詳細說明，為了提升測量精度，可設置兩個以上流速傳感器100，至少有兩個流速傳感器100的第一進水構件的方向與其余流速傳感器100的第一進水構件的方向相反。

整體而言，本實施例提供了一種鉆孔流速傳感器200，包括多個流速傳感器100，還包括殼體202、第一流速放大構件208以及第二流速放大構件210。多個流速傳感器100設置于殼體202內；殼體202包括上蓋204和下蓋206，上蓋204處設置有用于放大液體流速的第一流速放大構件208，下蓋206處設置有用于放大液體流速的第二流速放大構件210；使用多個流速傳感器100，至少有兩個流速傳感器100的第一進水構件的方向與其余流速傳感器100的第一進水構件的方向相反，因而可測量雙向流速。在進行鉆孔垂向地下水測速時，將該鉆孔流速傳感器200設置于已知孔徑的鉆孔內，可利用第一和第二流速放大構件210對流速進行一次放大，再利用流速傳感器100進行第二次流速放大，從而使得流速測量能夠較為快捷地測得；采用第一實施例中的流速傳感器100，可測量垂直方向鉆孔中的流速。

第三實施例

圖5示出了一種鉆孔流速測定裝置300。鉆孔流速測定裝置300包括存儲器402、存儲處理器403和網絡模塊405，還包括包括數據采集模塊310、處理器320以及人機交互模塊330。

存儲器402、存儲處理器403、處理器320、網絡模塊405、數據采集模塊310、人機交互模塊330各元件之間直接或間接地電連接，以實現數據的傳輸或交互。例如，這些元件之間可以通過一條或多條通訊總線或信號總線實現電連接。水速水向測定方法分別包括至少一個可以以軟件或固件(firmware)的形式存儲于存儲器402中的軟件功能模塊，例如鉆孔流速測定裝置300包括的軟件功能模塊或計算機程序。

存儲器402可以存儲各種軟件程序以及模塊，如本申請實施例提供的裝置及方法對應的程序指令/模塊。處理器320通過運行存儲在存儲器402中的軟件程序以及模塊，從而執行各種功能應用以及數據處理，即實現本申請第四實施例中的水速水向測定方法。存儲器402可以包括但不限于隨機存取存儲器(Random Access Memory，RAM)，只讀存儲器(Read Only Memory，ROM)，可編程只讀存儲器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只讀存儲器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，電可擦除只讀存儲器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。

網絡模塊405用于接收以及發送網絡信號。上述網絡信號可包括無線信號或者有線信號。

數據采集模塊310包括本發明第二實施例中提供的鉆孔流速傳感器200，鉆孔流速傳感器200中的每一個流速傳感器100分別經由數據采集模塊310與處理器320耦合。

人機交互模塊330包括輸出設備和輸入設備，輸出設備、所述輸入設備均與處理器320耦合。耦合方式可以為無線連接或有線連接。輸出設備可以提供一個與用戶之間進行交互的界面(例如用戶操作界面)或用于顯示圖像數據給用戶參考。例如，可以顯示流速信息。輸出設備可以為裝置本身的顯示裝置，如CRT、LED、ELD、電子紙以及電子墨水、PDP、LCD、TFT、OLED、SED等顯示器，也可以為裝置本身的語音播報設備，如揚聲器等，此外，還可以為具有如藍牙、WiFi、GPRS、GSM等硬件模塊的移動終端等。輸入設備可以為觸摸屏、實體按鍵、進行語音輸入的麥克風等，還可以為具有如藍牙、WiFi、GPRS、GSM等硬件模塊的移動終端等。輸入設備主要用于進行對流速傳感器100的復位進行操作，輸出設備主要輸出經處理器320處理后的液體流速和流向參數。

處理器320可以是一種集成電路芯片，具有信號處理能力。上述處理器320可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，簡稱CPU)、網絡處理器(Network Processor，簡稱NP)等；還可以是數字信號處理器320(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。其可以實現或者執行本申請實施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器也可以是任何常規的處理器等。

處理器320包括多個模擬差分信號采集輸入端口，一個數字信號采集端口，多個I/O輸出端口。每個模擬差分信號采集端口分別與流速傳感器100的感應器耦合，數字信號采集端口與姿態傳感器耦合，I/O輸出端口與輸入設備、輸出設備耦合。

此外，處理器320還可設置無線通信模塊，如藍牙、GPRS、GSM、WiFi等，實現與輸入設備、輸出設備的無線連接。

處理器320接收數據采集模塊310發送的位移時間參數信號，并根據內置算法，計算位移時間參數信號對應的液體流速參數。

處理器320與人機交互模塊330耦合，發送計算出的流速參數到輸出設備并控制輸出設備輸出流速參數；接收輸入設備輸入的操作指令，并控制流速傳感器100中電磁鐵的電流通斷和電流方向。

整體而言，本實施例提供了一種鉆孔流速測定裝置300，包括數據采集模塊310、處理器320和人機交互模塊330，數據采集模塊310包括鉆孔流速傳感器200，鉆孔流速傳感器200包括采集位移時間參數的多個流速傳感器100，人機交互模塊330包括輸入設備和輸出設備，多個流速傳感器100分別與處理器320耦合，輸入設備、輸出設備分別與處理器320耦合。數據采集模塊310采集位移時間參數信號并傳輸至處理器320，處理器320對位移時間參數信號進行處理后，得到液體流速信號，并控制輸出設備輸出流速信號；輸入設備傳輸復位信號至處理器320，處理器320控制流速傳感器100中電磁鐵的電流通斷和方向，實現復位。涉及到第一實施例中的流速傳感器100，可準確測量垂向液體流速。

第四實施例

請參考圖6。本實施例提供一種鉆孔流速測定方法。涉及第三實施例中的鉆孔流速測定裝置，包括：

步驟S510：數據采集模塊采集位移時間參數信號，流速傳感器經由數據輸出單元將采集到的位移時間參數信號傳輸至處理器。

步驟S520：處理器根據位移時間參數信號計算出流速參數。

當一定流量流體通過不同的斷面時，其流速會發生相應的變化，流速變化比率為通過斷面面積成反比。地下水滲透流速較為緩慢(一般為0.01mm/s或更小)。

定義空心管內徑為d，進水處流水構件內徑為D，水流通過空心管流速(V)與通過進水口處的流水構件的流速(v)之比K＝V/v＝D²/d²，流速傳感器流速放大K倍。采用不同內徑進水構件或者空心管，改變放大倍數K，從而使得地下水垂直流速放大到足夠的倍數。

鉆孔流速測定裝置位于鉆孔中，占據一定的鉆孔的過水斷面面積。設鉆孔直徑為r，裝置外徑為R_i，因此通過鉆孔與裝置之間的垂向水流速度V與未放置裝置垂向流速的V₀之比k＝V/V₀＝r²/(r²-R_i²)，通過改變流速放大構件的外徑R_i，達到改變裝置占有的鉆孔過水斷面，調節鉆孔測量時流速放大倍數，以適應不同鉆孔口徑和垂直流速的檢測。

因此通過流速傳感器的流速V為鉆孔流速的K*k倍。

兩感應器間距為L(mm)，采集到的位移時間參數信號為T(s)，那么空心管內水流速度V₁＝L/T(mm/s)，鉆孔流速為：

V₂＝V₁/(K*k)＝L/T/((D²/d²)*r²/(r²-R_i²))。

步驟S530：處理器控制人機交互模塊輸出流速參數。

綜上所述，本發明提供一種流速傳感器100、鉆孔流速傳感器200、鉆孔流速測定裝置300及方法。流速傳感器100使得較大斷面的液體流經較小直徑的空心管102，將液體流速進行放大，從而使得感應器能測出液體流速信號；流速傳感器100中的活動件104等同液體密度，在流速傳感器100垂向放置時，不受重力影響。鉆孔流速傳感器200利用水速放大構件將流速進行一次放大后，再經由流速傳感器100進行二次放大，使得緩慢流動的液體流速容易測量；且鉆孔流速傳感器200中的至少一個流速傳感器100進水端與其他流速傳感器100反向，當應用于鉆孔垂向水速測定時，可測得向上或者向下的水速，較為方便。鉆孔流速測定裝置300包括鉆孔流速傳感器200。整體而言，本發明提供了兼具實用性和環保性的鉆孔垂向地下水的測量儀器及方法。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和方法，也可以通過其它的方式實現。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據本發明的多個實施例的裝置、方法和計算機程序產品的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個用于實現規定的邏輯功能的可執行指令。也應當注意，在有些作為替換的實現方式中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發生。例如，兩個連續的方框實際上可以基本并行地執行，它們有時也可以按相反的順序執行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執行規定的功能或動作的專用的基于硬件的系統來實現，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現。

另外，在本發明各個實施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個獨立的部分，也可以是各個模塊單獨存在，也可以兩個或兩個以上模塊集成形成一個獨立的部分。

所述功能如果以軟件功能模塊的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。