河水流速含沙测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种河水流速含沙测量装置，包括光发生模块(1)、测试杆部分(2)、光电转换模块(3)、信号放大模块(4)、信号滤波模块(5)、微处理器模块(6)、数据存储器模块(7)、无线传输模块(8)、电源模块(9)和电源转换模块(10)，所述光发生模块(1)、测试杆部分(2)、光电转换模块(3)、信号放大模块(4)、信号滤波模块(5)、微处理器模块(6)、数据存储器模块(7)和无线传输模块(8)依次串联，所述电源转换模块(10)的输入端与电源模块(9)的输出端相连，其输出端分别与装置中除测试杆以外的全部模块的电源端相连。本发明专利技术测量装置，精度高、方便外场使用。

Sediment concentration measurement device for river flow velocity

The invention discloses a device for measuring sediment concentration in river flow velocity, which comprises an optical generating module (1), a test rod part (2), a photoelectric conversion module (3), a signal amplifying module (4), a signal filtering module (5), a microprocessor module (6), a data memory module (7), a wireless transmission module (8), a power supply module (9) and a power conversion module (10), the light generating module (1), a test rod part (2), and a photoelectric conversion module. The input end of the power conversion module (10) is connected with the output end of the power module (9), and the output end of the power conversion module (10) is connected with the power end of all the modules in the device except the test rod. The measuring device of the invention has high accuracy and is convenient for field use.

【技术实现步骤摘要】
河水流速含沙测量装置
本专利技术属于流体测量设备
，特别是一种精度高、方便外场使用的河水流速以及含沙量测量装置。
技术介绍
洪水灾害在我国的发生频率很高、危害范围也很广，是对国计民生和经济化会影响深远的自然灾害。洪灾会使江河湖泊和水库的水流速和含沙量猛涨，堤坝漫溢或溃决，为了防止灾害的发生，研究出一个安全、可靠、及时的水流速及含沙量测量系统至关重要。只要能及时得到水流速及含沙量的变化情况，就能及时地做出应对措施，保护人民的生命和财产安全并减少损失。我国地域辽阔，自然条件复杂多样，社会经济区域发展不平衡，水资源水文工作点多、线长、面广，站址偏僻，加之投入不足，造成目前我国部分站点年久失修，失去作用，这直接影响了水文信息的收集、处理和时效性，与当前和未来我国对水利观测的需求不适应。目前虽然市场上有许多的水流速和含沙量测量装置，但有的装置携带不方便，不便于在偏远地区开展实验测量工作。本专利技术的装置外形小巧且精度较高，数据传输较快而且便于保存，更适合用于野外的偏远地区工作。总之，现有技术存在的问题是：河水流速及含沙量测量装置精度低，不便于外场使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种河水流速含沙测量装置，精度高、方便外场使用。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种河水流速含沙测量装置，包括：光发生模块1，用于产生相应的光信号；测试杆2，用于传输光发生模块1产生的可见光、产生反射脉冲光及反射脉冲光传输；光电转换模块3，用于将采集到的光信号转换为电信号；信号放大模块4，用于将光电转换后的电信号进行放大；信号滤波模块5，用于将放大后的信号进行滤波；微处理器模块6，用于对滤波后的信号进行运算处理；数据存储器模块7，用于存储数据信息；无线传输模块8，用于将处理好的数据发送到上位机端；电源模块9，用于本各功能模块供电；电源转换模块10,用于将电源模块9的电压转换为各功能模块所需要的电压；所述光发生模块1、测试杆2、光电转换模块3、信号放大模块4、信号滤波模块5、微处理器模块6、数据存储器模块7和无线传输模块8依次串联，光电转换模块3与测试杆2相连，无线传输模块8与上位机数据相连，所述电源转换模块10的输入端与电源模块9的输出端相连，其输出端分别与装置中除测试杆2以外的各模块的电源端相连。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1、精度高：本专利技术的光电转换模块能把微小的光信号转换为电信号，当转变后的电信号发生微小改变后，其信号放大电路能放大其改变。本专利技术所用的单片机有8路10位ADC，能精确的将模拟电信号转换为数据。2、方便外场使用：本专利技术的外型体积与原有的测试装置外型体积相比，体积减少了很多，便于携带和安装，对外界环境要求较少。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术河水流速含沙测量装置的结构框图。图2为本专利技术河水流速含沙测量装置的工作过程流程图。图中，光发生模块1，测试杆部分2，光电转换模块3，信号放大模块4，信号滤波模块5，微处理器模块6，数据存储器模块7，无线传输模块8，电源模块9和电源转换模块10。具体实施方式如图1所示，本专利技术河水流速含沙测量装置，包括：光发生模块1，用于产生相应的光信号；可采用普通的线性激光发生器产生可见光。测试杆2，用于传输光发生模块1产生的可见光、产生反射脉冲光及反射脉冲光传输；测试杆2采用两条光纤与旋转转子。测试杆分两条光纤与旋转转子两部分。测试杆中的一条光纤传输光发生模块产生的可见光到旋转转子，待旋转转子反射脉冲光后，另一条光纤将反射脉冲光传输到测试内部的光电转换模块。光电转换模块3，用于将采集到的光信号转换为电信号；所述光电转换模块3为光电三极管。采用高灵敏度的光电三极管将光信号转换为电信号。光电三极管是一种相当于在三极管的基极和集电极之间接入一只光电二极管的三极管，光电二极管的电流相当于二极管的基极电流。因为具有电流放大作用，光电三极管比光电二极管灵敏得多，在集电极可以输出很大的光电流。信号放大模块4，用于将光电转换后的电信号进行放大；所述信号放大模块4核心芯片采用LM358芯片差分放大电路是反相输入和同相输入相结合的放大电路。根据差分放大电路中的电阻大小的比值，算出电压增益，放大后的电压从LM358引脚输出。信号放大模块采用LM358芯片为核心差分放大电路。LM358是高增益的频率补偿运算放大器，它是单电源供电，且电压范围较宽，为3V-30V。LM358可以应用在传感器放大电路、直流放大电路和所有的传统运算放大电路中，适用于本专利技术电路中。信号滤波模块5，用于将放大后的信号进行滤波；信号滤波模块5的目的是将放大后的信号减少噪声干扰，便于后续单片机的处理。信号滤波电路由电容、电阻以及电感组成，其构成二级滤波器，对信号噪声进行滤波处理。微处理器模块6，用于对滤波后的信号进行运算处理；所述微处理器模块6采用ATmega48型单片机ATmega48有以下一些特点：有4K字节的系统内可编程Flash，且在编程过程中还可以读；有256字节的EEPROM，512字节的SRAM，23个通用输入/输出端口线，32个通用工作寄存器，3个具有比较模式的定时器/计数器，1个8路10位ADC，1个SPI串行端口；面向字节的两线串行接口和带有片内振荡器的可编程看门狗定时器；五种可以通过软件编程选择的省电模式，分别是空闲模式、掉电模式、ADC噪声抑制模式、省电模式和Standby模式。数据存储器模块7，用于存储数据信息；所述数据存储器模块7采用SD存储卡。SD存储卡是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，具有体积小、数据传输速度快、可热插拔等优良的特性，可以方便安全的存储与传输信息。无线传输模块8，用于将处理好的数据发送到上位机端；所述无线传输模块8采用CC1101芯片。无线传输模块目的是将处理好的数据发送到上位机端，以方便上位机处理。无线传输模块使用CC1101芯片，它是低成本，低功耗的无线收发器，它的传输频率在1GHz以下，是一款高性能射频收发器，主要应用于极低功耗的RF设计当中。电源模块9，用于本各功能模块供电；所述电源模块9为容量3500毫安锂电池。电源转换模块10，用于将电源模块9的电压转换为各功能模块所需要的电压；所述电源转换模块10采用REG113N为稳压器芯片。电源转换模块所用的稳压器芯片为REG113N，它是一个低噪音，低压差，接地端低电流的线性稳压器，运用了新的DMOS拓扑结构，REG113N在功能上显著提高。该模块能够给整个系统提供3-6V电压。所述光发生模块1、测试杆2、光电转换模块3、信号放大模块4、信号滤波模块5、微处理器模块6、数据存储器模块7和无线传输模块8依次串联，光电转换模块3与测试杆2相连，无线传输模块8与上位机数据相连，所述电源转换模块10的输入端与电源模块9的输出端相连，其输出端分别与装置中除测试杆2以外的各模块的电源端相连。如图2所示，本专利技术的工作过程如下：测量仪装置开机后，进行初始化，上位机发送命定到测量仪，测量仪接受命令，然后进行信号采集及处理，然后进行数据处理，等待数据处理完毕后，将处理好的数据发送到上位机，由上位机进行再次处理及显示。测试仪的光发生模块产生可见光。可见光通过测量杆的传输光纤传入旋桨转子，旋桨转子会产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种河水流速含沙测量装置，其特征在于，包括：光发生模块(1)，用于产生相应的光信号；测试杆(2)，用于传输光发生模块(1)产生的可见光、产生反射脉冲光及反射脉冲光传输；光电转换模块(3)，用于将采集到的光信号转换为电信号；信号放大模块(4)，用于将光电转换后的电信号进行放大；信号滤波模块(5)，用于将放大后的信号进行滤波；微处理器模块(6)，用于对滤波后的信号进行运算处理；数据存储器模块(7)，用于存储数据信息；无线传输模块(8)，用于将处理好的数据发送到上位机端；电源模块(9)，用于本各功能模块供电；电源转换模块(10),用于将电源模块(9)的电压转换为各功能模块所需要的电压；所述光发生模块(1)、测试杆(2)、光电转换模块(3)、信号放大模块(4)、信号滤波模块(5)、微处理器模块(6)、数据存储器模块(7)和无线传输模块(8)依次串联，光电转换模块(3)与测试杆(2)相连，无线传输模块(8)与上位机数据相连，所述电源转换模块(10)的输入端与电源模块(9)的输出端相连，其输出端分别与装置中除测试杆(2)以外的各模块的电源端相连。

【技术特征摘要】
1.一种河水流速含沙测量装置，其特征在于，包括：光发生模块(1)，用于产生相应的光信号；测试杆(2)，用于传输光发生模块(1)产生的可见光、产生反射脉冲光及反射脉冲光传输；光电转换模块(3)，用于将采集到的光信号转换为电信号；信号放大模块(4)，用于将光电转换后的电信号进行放大；信号滤波模块(5)，用于将放大后的信号进行滤波；微处理器模块(6)，用于对滤波后的信号进行运算处理；数据存储器模块(7)，用于存储数据信息；无线传输模块(8)，用于将处理好的数据发送到上位机端；电源模块(9)，用于本各功能模块供电；电源转换模块(10),用于将电源模块(9)的电压转换为各功能模块所需要的电压；所述光发生模块(1)、测试杆(2)、光电转换模块(3)、信号放大模块(4)、信号滤波模块(5)、微处理器模块(6)、数据存储器模块(7)和无线传输模块(8)依次串联，光电转换模块(3)与测试杆(2)相连，无线传输模块(8)与上位机数据相连，所述电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：房红兵，赵晨旭，周剑，任臻兴，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32