一种不同介质厚度的自动测量方法及其测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种不同介质厚度的自动测量方法及其测量装置，其中方法包括：步骤1：启动电容测量装置，电容测量装置顺序采集多个在垂直方向上阵列分布的电容测键的电容值数据，得到多个电容值数据构成的电容值数据集；步骤2：将电容值数据集存入内存，对电容值数据集进行拐点查找处理，得到至少一个拐点；步骤3：根据所有拐点对应的电容测键的位置计算得到不同介质的厚度，结束测量。本发明专利技术可以长时间的无需人工干预的监测淤泥的厚度、水位的高度。本发明专利技术准确性高、实时性强、安放简单、后期维护量小，便于大面积广泛投入，用于监测水库、河道、管道的淤泥厚度、水位高度，以及库容计算和水量计量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种不同介质厚度的自动测量方法及其测量装置。
技术介绍
淤泥厚度及水位测量在水库容积测算、水库及河道沉积监测、河道水流量测算、河道清淤、排污管道淤积测量、环境治理等领域都有广泛和迫切需求。目前没有一种方法可以大面积、长时间连续的对淤泥沉积的速度及厚度进行监测。目前国内外对淤泥的传统的测量方法有以下几种：钻孔取样法，使用钻机单点采集柱状淤泥样品，钻孔取样法人工介入高，效率低，时效性差，同时无法避免对淤泥的扰动；静力触探法，通过单点测定淤泥对测杆的比贯入阻力来测定淤泥厚度，此方法测量误差大且不便操作；放射线测量法，放射线法测量淤泥厚度精度较高，但对测量环境和测试人员存在放射性污染，测量繁琐且风险较高；双频超声波多普勒测量法，利用水和淤泥对不同频率超声波的传导特性，测量水与淤泥的界面及淤泥底层与水的距离，这种方法当底部存在充分沉积排水的固化淤泥是误差较大，且操作麻烦设备复杂。同时，目前在渠道水量计量上，无论采用水位流量关系法还是断面流速法，都无法解决淤泥沉积对水位和断面面积测算带来的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对目前没有一种测量方法能够长期、自动地对淤泥进行监测的不足，如何解决即时、自动、大范围的长期测量淤泥的厚度、监测淤泥的沉积问题。提供一种可以长时间的无需人工干预的监测淤泥的厚度、水位的高度，并分析淤泥的沉积规律、水位的变化情况的不同介质厚度的自动测量方法及其测量装置。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种不同介质厚度的自动测量方法，具体包括以下步骤：步骤1：启动电容测量装置，电容测量装置顺序采集多个在垂直方向上阵列分布的电容测键的电容值数据，得到多个电容值数据构成的电容值数据集；步骤2：将电容值数据集存入内存，对电容值数据集进行拐点查找处理，得到至少一个拐点；步骤3：根据所有拐点对应的电容测键的位置计算得到不同介质的厚度，结束测量。本专利技术的有益效果是：本专利技术可以长时间的无需人工干预的监测淤泥的厚度、水位的高度，在分析淤泥的沉积规律、水位的变化情况，以及测算库容或水流量上有着广泛的应用前景。本专利技术准确性高、实时性强、安放简单、后期维护量小，便于大面积广泛投入，用于监测水库、河道、管道的淤泥厚度、水位高度，以及库容计算和水量计量；本专利技术利用不同介质的介电常数不同，在空气中、水中、高含水率淤泥和低含水率淤泥中的介电常数都不同，因此在不同介质测得的电容值数据不同，根据电容值数据突变的位置就可知此处为介质变化的位置，从而分辨水位深度和淤泥厚度，甚至可以测得不同含水率淤泥的厚度。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述步骤1之前还包括步骤0：判断距离上一次完成测量的时间是否达到预设周期，如果是，执行步骤1；否则，等待，循环执行步骤0。采用上述进一步方案的有益效果是，当未达到周期时，系统处于待机状态，节省能源的同时，达到了自动测量的目的。进一步，所述步骤2中对所有电容值数据利用平面曲线离散点集拐点查找算法查找拐点，得到多个拐点。采用上述进一步方案的有益效果是，本专利技术采用的平面曲线离散点集拐点查找算法是现有技术中常用的拐点查找算法，从空气介质到水介质的界面出现第一个拐点，从水介质到淤泥介质的界面出现第二个拐点，如淤泥分为含水率高和含水率低两种，其含水率高淤泥和含水率低淤泥的界面出现第三个拐点，如测量其他介质也是一样的。进一步，所述步骤1中自开始电容扫描测量时起延时1ms之后进行测量电容测键的电容值数据。采用上述进一步方案的有益效果是，延时1ms是为了等待电容扫描测量电路稳定，使测量的电容值数据更准确。进一步，所述3中将各个拐点对应的电容测键的位置乘以电容测键的间距计算得出不同介质的厚度。采用上述进一步方案的有益效果是，利用介质不同介电常数不同的物理性质进行测量，其中：空气εr为1，水εr为80，高含水率淤泥εr为30-80，低含水率淤泥为εr为5-30。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种不同介质厚度的自动测量装置，包括主控器、供电模块、电容测量装置和多个电容测键；所述主控器控制供电模块为电容测量装置供电，并启动电容测量装置；所述电容测量装置用于根据主控器的驱动顺序测量每个电容测键的电容值，得到多个电容值数据构成电容值数据集，并将电容值数据集存入主控器的内存中；所有所述电容测键在垂直方向上阵列分布；所述主控器对内存中的电容值数据集进行拐点查找处理，得到至少一个拐点，并根据所有拐点对应的电容测键的位置计算得到不同介质的厚度。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，还包括电路板，所有所述电容测键均匀阵列在电路板正面，所述电路板反面设置电容测量装置。进一步，还包括金属外壳和固定钢杆，所述金属外壳和电路板共同构成封闭柱状结构；所述电路板反面与金属外壳共同构成一个封闭腔体；所述供电模块设置在封闭腔体内；所述封闭腔体接近顶部的内部设有主控器；所述封闭腔体底部与固定钢杆相连接。采用上述进一步方案的有益效果是，将电池放在外壳内进行防水保护，增加电池寿命，而固定钢杆将测量装置固定在固定位置，便于测量的进行。进一步，所述外壳内部填充有海绵体，所述海绵体用于固定供电模块的位置。进一步，所述外壳内部填充有密封树脂，所述密封树脂用于使外壳内密封。进一步，所述所有电容测键设置在多个电路板上，两个所述电路板之间通过键容电路扩展连接焊盘连接。进一步，还包括辅助连接铜柱，所述辅助连接铜柱用于辅助键容电路扩展连接焊盘连接两个所述电路板。进一步，还包括天线和底座，所述天线用于实现主控器与外部装置的通信；所述底座用于固定固定钢杆。采用上述进一步方案的有益效果是，通常底座采用混凝土制成，将固定钢杆固定在混凝土底座中，保证了装置的位置稳定性。附图说明图1为本专利技术实施例1所述的一种不同介质厚度的自动测量方法流程图；图2为本专利技术实施例1所述的一种不同介质厚度的自动测量装置结构示意图；图3为本专利技术具体示例所述的一种不同介质厚度的自动测量装置结构图；图4为本专利技术具体示例所述的一种不同介质厚度的自动测量装置局部正面图；图5为本专利技术具体示例所述的一种不同介质厚度的自动测量装置局部反面图；图6为本专利技术具体示例中0-249电容测键测得的电容值曲线图。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不同介质厚度的自动测量方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：启动电容测量装置，电容测量装置顺序采集多个在垂直方向上阵列分布的电容测键的电容值数据，得到多个电容值数据构成的电容值数据集；步骤2：将电容值数据集存入内存，对电容值数据集进行拐点查找处理，得到至少一个拐点；步骤3：根据所有拐点对应的电容测键的位置计算得到不同介质的厚度，结束测量。

【技术特征摘要】
1.一种不同介质厚度的自动测量方法，其特征在于，具体包括以下步
骤：
步骤1：启动电容测量装置，电容测量装置顺序采集多个在垂直方向上
阵列分布的电容测键的电容值数据，得到多个电容值数据构成的电容值数据
集；
步骤2：将电容值数据集存入内存，对电容值数据集进行拐点查找处理，
得到至少一个拐点；
步骤3：根据所有拐点对应的电容测键的位置计算得到不同介质的厚度，
结束测量。
2.根据权利要求1所述的一种不同介质厚度的自动测量方法，其特征在
于，所述步骤1之前还包括步骤0：判断距离上一次完成测量的时间是否达
到预设周期，如果是，执行步骤1；否则，等待，循环执行步骤0。
3.根据权利要求1所述的一种不同介质厚度的自动测量方法，其特征在
于，所述步骤2中对所有电容值数据利用平面曲线离散点集拐点查找算法查
找拐点，得到两个或三个拐点。
4.根据权利要求1所述的一种不同介质厚度的自动测量方法，其特征在
于，所述步骤1中自开始电容扫描测量时起延时1ms之后进行测量电容测键
的电容值数据。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种不同介质厚度的自动测量方法，
其特征在于，所述3中将各个拐点对应的电容测键的位置乘以电容测键的间
距计算得出淤泥厚度和水位深度。
6.一种不同介质厚度的自动测量装置，其特征在于，包括主控器、供电
模块、电容测量装置和多个电容测键；
所述主控器控制供电模块为电容测量装置供电，并启动电容测量装置；
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张素娟，郭爱红，刘永昌，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：河北;13