一种基于光敏成像传感器的测钎装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于光敏成像传感器的测钎装置，包括测钎杆，所述测钎杆具有透光区，所述透光区上设置有遮光物，所述透光区中安装有光敏成像传感器，所述光敏成像传感器的输出端和光电检测电路连接，所述光电检测电路用于采集光敏成像传感器采集到的光信号，并将光信号转化为电信号，根据电信号计算出土壤表面距离遮光物的下界面的距离。通过测量土壤层在测钎上相对位置的变化，实现土壤流失量的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光敏成像传感器的测钎装置
本技术属于水土保持在线检测
，具体涉及一种基于光敏成像传感器的测钎装置，应用于监测水土流失的测钎法中对测钎原始数据的采集。
技术介绍
水土流失是一个全球性的生态问题，解决水土流失问题的关键一步是对水土流失过程进行监测。传统依靠人力的人工监测手段不能适应水土保持新形势的发展趋势，全面推进信息化技术手段在水土保持监管工作中的应用已经成为当前的重要工作，及时精准发现以及长期在线监测水土流失成为当今水土保持领域的发展前沿。测钎法是指在坡面内尽可能减小地表扰动的情况下，向地表有规律插入若干刻有刻度的细钎，并在细钎中做好标记，记录坡面原始土层高度，后期通过记录土层高度的变化，观测计算坡面土壤侵蚀量。但记录土层高度变化需要人为观测，手工记录，操作不便。因此，需求一种不依赖人为观测、简单快捷的测钎读数装置对于水土流失的测量具有重大意义。
技术实现思路
本技术提供了一种基于光敏成像传感器的测钎装置，能够简便高效的测量测钎数据。为达到上述目的，本技术所述一种基于光敏成像传感器的测钎装置，包括测钎杆，所述测钎杆具有透光区，所述透光区上设置有遮光物，所述透光区中安装有光敏成像传感器，所述光敏成像传感器的输出端和光电检测电路连接，所述光电检测电路用于采集光敏成像传感器采集到的光信号，并将光信号转化为电信号，根据电信号计算出土壤表面距离遮光物的下界面的真实距离。进一步的，光敏成像传感器封装在气密室中。进一步的，光敏成像传感器的输出端和光电检测电路通过信号线连接，所述气密室上开设有用于穿过信号线的气密穿孔。进一步的，遮光物为刻在测钎杆的杆壁上的不透光的条状图案，所述条状图案和光敏成像传感器正对。进一步的，光敏成像传感器为线性CCD阵列、面阵CCD、基于光敏电阻阵列或者光伏单元阵列。进一步的，测钎杆为中空结构。所述光电检测电路包括：光敏成像传感器驱动电路，用于为光敏成像传感器供电，并将光敏成像传感器检测到的光信号转化为电信号；嵌入式信号解算电路，接收光敏成像传感器驱动电路发送的电信号，并根据接收到的电信号，计算土壤表面距离遮光物的下界面的真实距离；线性稳压器构成的供电电路，用于为整个测钎供电；蓝牙芯片构成的无线传输电路，用于将测钎检测到的数据发送至数据收集器或服务器。与现有技术相比，本技术至少具有以下有益的技术效果：本技术中，测钎中集成光敏成像传感器和光电检测电路，通过光敏成像传感器感应的光强的变化，不断计算土壤距离标定物的距离，实现对土壤层在测钎上相对位置的变化的长期检测，从而达到对土壤流失量的测量，此方案只需在测钎杆中增加光电传感器即可，易于实现，操作方便。进一步的，采用气密封装形成的气密室可以防止水汽进入，防止由于内外温差导致的钎壁内测产生水雾从而影响光敏成像传感器光响应的问题，提升光电测钎装置的稳定性。进一步的，测钎杆中空直径约为1cm-2cm，仍然保持一定机械强度，可以不变形插入土壤。本技术所述的装置，利用暴露在环境光中的光敏成像传感器上像素点被太阳光或者环境光直接照射产生光电响应，而土壤层下的像素点由于受到土层遮挡，接收不到直射的太阳光或者环境光、仅仅接受少量散射光，仅有较弱的光电响应的原理，通过光敏成像传感器上的光强的强弱分布推测土壤层与大气的界面，并计算土壤距离标定物的距离，从而计算土壤厚度的变化。附图说明图1为测钎整体示意图；图2为气密室示意图；图3为本技术工作原理图；图4为障碍物边缘和光强关系图；图5为流程图。附图中：1、测钎杆，2、透光区，3、光敏成像传感器，4、惰性气体，5、气密穿孔，6、供电线，7、信号线，8、遮光物，9、气密室，20、土壤，21、透光钎壁。图3中的虚线为太阳光线。具体实施方式为了使本技术的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本技术进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，并非用于限定本技术。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。参照图1和图2，一种基于光敏成像传感器测钎，主要包含中空或者部分中空的测钎杆1，测钎杆1的中空位置安装含有光敏成像传感器3的透光的气密室9。测钎杆1安装光敏成像传感器3的位置处透光。透光杆壁可以高效率透过太阳光或者部分太阳光光谱成分。采用气密封装形成的气密室9可以防止水汽进入，防止由于内外温差导致的钎壁内测产生水雾从而影响光敏成像传感器光响应的问题，提升光电测钎装置的稳定性。透光钎壁21可以允许太阳光透射并入射到光敏成像传感器3上，从而分析空间光场信息。与光敏成像传感器3相距一定距离的测钎杆壁有一定宽度的遮光物8，利用光敏成像传感器3上的光强的强弱变化判断透光和不透光的界面在光敏成像传感器3上的投影位置，这些界面包括不透光的条状图案和透光区2的界面以及土壤20与空气层的界面。利用透光和不透光的界面，判断不透光条状图案投影在光敏成像传感器的阴影区域，通过计算区域的宽度，利用投影关系计算出太阳光或者环境光的入射角度。利用太阳光或者环境光的入射角度以及土壤20与空气层的界面在光敏成像传感器的投影，利用投影关系计算出土壤层的实际高度。气密室9上开设有用于穿过供电线6以及信号线7的气密穿孔5，光敏成像传感器置于充满惰性气体4的气密室9中，所有供电线6以及信号线7通过气密穿孔5引出气密室9。光敏成像传感器是将光信号转换为电信号的一类传感器的总称。具体实施方案可以是线性电荷耦合元件(Charge-coupledDevice，CCD)阵列、面阵CCD，也可以是定制的基于光敏电阻阵列或者光伏单元阵列。测钎杆1中空直径约为1cm-2cm，仍然保持一定机械强度，可以不变形插入土壤20。光敏成像传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光敏成像传感器的测钎装置，其特征在于，包括测钎杆(1)，所述测钎杆(1)具有透光区(2)，所述透光区(2)上设置有遮光物(8)，所述透光区(2)中安装有光敏成像传感器(3)，所述光敏成像传感器(3)的输出端和光电检测电路连接，所述光电检测电路用于采集光敏成像传感器(3)采集到的光信号，并将光信号转化为电信号，根据电信号计算出土壤表面距离遮光物(8)的下界面的距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于光敏成像传感器的测钎装置，其特征在于，包括测钎杆(1)，所述测钎杆(1)具有透光区(2)，所述透光区(2)上设置有遮光物(8)，所述透光区(2)中安装有光敏成像传感器(3)，所述光敏成像传感器(3)的输出端和光电检测电路连接，所述光电检测电路用于采集光敏成像传感器(3)采集到的光信号，并将光信号转化为电信号，根据电信号计算出土壤表面距离遮光物(8)的下界面的距离。


2.根据权利要求1所述的一种基于光敏成像传感器的测钎装置，其特征在于，所述光敏成像传感器(3)封装在气密室(9)中。


3.根据权利要求2所述的一种基于光敏成像传感器的测钎装置，其特征在于，所述光敏成像传感器(3)的输出端和光电检测电路通过信号线(7)连接，所述气密室(9)上开设有用于穿过信号线(7)的气密穿孔(5)。


4.根据权利要求1所述的一种基于光敏成像传感器的测钎装置，其特征在于，所述遮光物(8)为刻在测钎杆(...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷磊，吴健，王劲，刘皓，郑树海，白晓春，赵颖博，陈琳，刘晓平，万昊，王良，王辰曦，王少军，马悦红，吕平海，耿明昕，樊创，
申请(专利权)人：国网陕西省电力公司电力科学研究院，国网西安环保技术中心有限公司，国网陕西省电力公司，国家电网有限公司，陕西威尔麦斯光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61