一种基于近红外光反射的泥沙传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及传感器技术领域，具体涉及一种基于近红外光反射的泥沙传感器，包括顶盖、连接壳体以及检测壳体，所述检测壳体侧壁对称开设有透光孔，透光孔内安装有透光板，检测壳体内设有与透光板一一对应的检测组件，所述检测组件包括轴心水平设置的圆台腔体，圆台腔体底面正对透光板，其侧面均匀设有发射近红外光线的光源，其顶面设有用于探测泥沙反射近红外光强度的光电探测器，光电探测器对称设于定位座两端，且定位座与设于检测壳体底部的支撑座固定连接。本实用新型专利技术的目的在于提供一种基于近红外光反射的泥沙传感器，用以解决现有近红外光反射的泥沙传感器在测量前已改变水流流速、且光电补偿无法有效减少测量误差的技术问题。

A sediment sensor based on near infrared light reflection

【技术实现步骤摘要】
一种基于近红外光反射的泥沙传感器
本技术涉及传感器
，具体涉及一种基于近红外光反射的泥沙传感器。
技术介绍
长期以来，我国的水土流失情况极为严重，对水流中泥沙含量的监测成为了观察、研究土壤侵蚀和水利工程运行安全的重要内容。泥沙含量的测量方法有很多种，包括烘干称重的直接测量法和通过电磁感应、超声波或光电效应进行确定的间接测量法，为节省成本并实现实时有效的监测，现多采用近红外光反射传感器进行泥沙含量测定，其测量原理是当入射光源强度一定时，不同水流含沙量与反射光强度的变化呈特殊线性关系，为此，通过在传感器内设置近红外光源，当近红外光源对水流进行红外照射时，利用光电探测器探测近红外光线的强度变化，从而得出水流中泥沙含量。但现有的近红外光反射传感器，多选择在传感器正对水流的一面发射近红外光线，近红外光线反射路径上设置光电传感器，并通过在一定方位设置光电补偿器来进行近红外线散射补偿，这种设计，一是因为传感器的阻挡，已经改变了水流流速，测得的泥沙含量已不再真实，二是光电补偿器也只能测得部分近红外线散热变化，且其转换复杂，既增加了测量成本，其结果也不太精确，设计一种有效精准、且基于近红外光反射测量原理的传感器结构，成为当下亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于近红外光反射的泥沙传感器，用以解决现有近红外光反射的泥沙传感器在测量前已改变水流流速、且光电补偿无法有效减少测量误差的技术问题。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种基于近红外光反射的泥沙传感器，包括自上而下密封连接的顶盖、连接壳体以及检测壳体，所述检测壳体的侧壁对称开设有一组透光孔，透光孔内安装有透光板，所述检测壳体内设有与透光板一一对应的检测组件，所述检测组件包括轴心水平设置的圆台腔体，所述圆台腔体底面正对透光板，圆台腔体侧面均匀设有多个用于向泥沙发射近红外光线的光源，圆台腔体顶面设有用于探测泥沙反射近红外光强度的光电探测器，光电探测器对称设于定位座两端，且定位座与设于检测壳体底部的支撑座固定连接，所述光源、光电探测器均与设于连接壳体内的电源电连接。进一步地，所述透光孔外设有竖向放置的“Ω”形反光罩，所述“Ω”形反光罩用于汇聚被泥沙向外散射的近红外光线。进一步地，所述“Ω”形反光罩的弧面呈球形状，且在球形状内壁镀有反光保护层。进一步地，所述光源的数量为4～6个，且不同光源发射的近红外光线汇聚于水流横断面10同一部位，该部位与光电探测器呈45相对应。进一步地，所述连接壳体上设有多个凹槽，所述凹槽用于与卡箍配合以固定泥沙传感器。相比于现有技术，本技术的有益效果是：1、通过将泥沙传感器的检测壳体设置为长方体，并在检测壳体内壁侧面对称设置检测组件，用以有效测量出传感器两侧的泥沙流量，从而取其平均值得出水流中泥沙含量，相比于现有技术中在泥沙传感器的正面进行单一测量，避免了因传感器影响而导致的测试结果不准确情况。2、通过将检测组件设置为圆台腔体，在圆台腔体侧面均匀设置多个光源，用于向水流中泥沙照射呈圆周分布的近红外光线，从而利用设于圆台腔体顶面的光电传感器测得受泥沙反射后的近红外光线强度的变化，从而得出泥沙含量，此结构设计相对于现有的单一光源发射、光电传感器接收，有效降低了受泥沙粒径影响而造成的近红外光线流失，从而更能准确地测量泥沙含量。3、通过采用定位座和支撑座的连接配合，用以有效固定检测组件位置，从而保证两侧检测组件测的是同一水平位置的泥沙含量，避免因水深差异导致测量结果存在误差。4、通过在在透光孔外竖向设置呈球形状的“Ω”形反光罩，用以将泥沙向外散射的近红外光线进行汇聚，从而取代现有技术中人为控制的光电补偿，更能降低泥沙含量的测试误差。附图说明图1为本技术一种基于近红外光反射的新型泥沙传感谢器的结构示意图。附图标记说明：1-顶盖、2-连接壳体、3-检测壳体、4-透光板、5-检测组件、51-圆台腔体、52-光源、53-光电探测器、6-定位座、7-支撑座、8-凹槽、9-凹槽、10-水流横断面、11-近红外光照射线路。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。参考附图1所示，本技术的第一个实施例是，一种基于近红外光反射的泥沙传感器，包括自上而下密封连接的顶盖1、连接壳体2以及检测壳体3，所述顶盖1上贯穿有连接线，连接线与上位机连接，所述连接壳体2内设有电源，电源用于向泥沙传感器各元器件供电，所述检测壳体3呈长方体，此设计的目的在于避免因传感器与水流中泥沙接触而导致泥沙含量发生较大变化，在长方体与水流横断面10垂直的侧壁对称开设有一组透光孔，透光孔内安装有透光板4，所述检测壳体3内设有与透光板4一一对应的检测组件5，所述检测组件5包括轴心水平设置的圆台腔体51，所述圆台腔体51底面正对透光板4，优选的，将圆台腔体51底面固定在检测壳体3内壁，所述圆台腔体51的侧面均匀安装有多个光源52，光源52通过透光板4向水流中泥沙照射近红外光线，为确保近红外光线能有效穿过透光板4，透光板4采用有机钢化玻璃，进一步地，可在有机钢化玻璃表面涂覆紫红色膜，紫红色膜可有效降低有机钢化玻璃对近红外光线的吸收，在圆台腔体51的顶面还安装有光电探测器53，光电探测器53设于圆台腔体51顶面中心，并与其轴心保持同轴，光电探测器53的探测区域覆盖圆台腔体51的整个腔体，通过其探测泥沙反射回来的近红外光强度的变化，可计算出水流中泥沙的含量，为确保光源52以及光电探测器53的光路稳定，将光电探测器53对称设于定位座6两端，定位座6中部与设于检测壳体3底部的支撑座7固定连接，所述光源52、光电探测器53均与设于连接壳体2内的电源电连接。优选的，本技术的第二个实施例是，在所述透光孔外设有竖向放置的“Ω”形反光罩8，水流泥沙从“Ω”形反光罩8的中空位置流出，其流速与外部流速可保持一致，将所述“Ω”形反光罩8的弧面设计为球形状，且该球形状直径优选为小于圆台腔体51的底面直径，同时，为便于光电探测器53探测，如附图1所示，该球形状球心与光电探测器53的轴心设于同一水平线，因为光源52发射出的近红外光照射不了太远即会被泥沙反射、散射出去，故本技术通过在透光孔外设置“Ω”形反光罩8，在确保近红外光照射出有效距离后，在大于该距离的后方设置球形状罩子，可将被泥沙向四周散射开的近红外光线汇聚成直线反射至光电探测器53，从而更加精确地测得近红外光线照射前后的强度变化，从而计算出准确的泥沙含量结果，进一步的，为确保“Ω”形反光罩8的反射效果，可在球形状内壁镀上反光保护层，常见的，反光保护层采用镀银的方式，并在银层上涂覆一层保护树脂。优选的，本技术的第三个实施例是，将光源52的数量设置为4～6个，设置为4个时，相邻光源52发射的近红外光线水平投影夹角为90本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于近红外光反射的泥沙传感器，包括自上而下密封连接的顶盖(1)、连接壳体(2)以及检测壳体(3)，其特征在于：所述检测壳体(3)呈长方体，检测壳体(3)与水流横断面(10)垂直的侧壁对称开设有一组透光孔，透光孔内安装有透光板(4)，所述检测壳体(3)内设有与透光板(4)一一对应的检测组件(5)，所述检测组件(5)包括轴心水平设置的圆台腔体(51)，所述圆台腔体(51)底面正对透光板(4)，圆台腔体(51)侧面均匀设有多个用于向泥沙发射近红外光线的光源(52)，圆台腔体(51)顶面设有用于探测泥沙反射近红外光强度的光电探测器(53)，光电探测器(53)对称设于定位座(6)两端，且定位座(6)与设于检测壳体(3)底部的支撑座(7)固定连接，所述光源(52)、光电探测器(53)均与设于连接壳体(2)内的电源电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于近红外光反射的泥沙传感器，包括自上而下密封连接的顶盖(1)、连接壳体(2)以及检测壳体(3)，其特征在于：所述检测壳体(3)呈长方体，检测壳体(3)与水流横断面(10)垂直的侧壁对称开设有一组透光孔，透光孔内安装有透光板(4)，所述检测壳体(3)内设有与透光板(4)一一对应的检测组件(5)，所述检测组件(5)包括轴心水平设置的圆台腔体(51)，所述圆台腔体(51)底面正对透光板(4)，圆台腔体(51)侧面均匀设有多个用于向泥沙发射近红外光线的光源(52)，圆台腔体(51)顶面设有用于探测泥沙反射近红外光强度的光电探测器(53)，光电探测器(53)对称设于定位座(6)两端，且定位座(6)与设于检测壳体(3)底部的支撑座(7)固定连接，所述光源(52)、光电探测器(53)均与设于连接壳体(2)内的电源电连接。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王步杰，李金石，周小群，高旗远，
申请(专利权)人：广东省水文局韶关水文分局，天宇利水信息技术成都有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44