一种基于光学原理的便携式泥沙浓度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种河工模型泥沙试验及现场河流的泥沙观测装置。技术方案是：一种基于光学原理的便携式泥沙浓度测量装置，其特征在于：该装置包括盒体以及固定在盒体底部的测量杆；所述盒体内设有控制板、电源模块、光源调制模块、信号处理模块、数据存储模块与倾斜传感器，盒体外部设有显示屏、按钮与数据接口，测量杆上设有沿着长度方向排列的若干对测点，每个测点包括发射探头和接收探头；所述控制板分别电连接电源模块、光源调制模块、信号处理模块、数据存储模块、倾斜传感器、显示屏、按钮与数据接口；所述光源调制模块通过光纤连接每个测点的发射探头。该装置应具有操作方便、测量精准的特点。精准的特点。精准的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光学原理的便携式泥沙浓度测量装置


[0001]本技术涉及一种河工模型泥沙试验及现场河流的泥沙观测装置，具体是一种便携式的泥沙浓度测量装置。

技术介绍

[0002]泥沙研究是研究河流和土地治理的重要研究方向，也是近海海洋环境治理的关键指标，在泥沙研究中，需要研究泥沙的转移轨迹及泥沙输送量，研究的具体方法是研究泥沙在运动过程的浓度变化以及辐射范围，来判定泥沙的量及运动趋势，因此泥沙浓度的测量在泥沙研究中具有重要的意义。
[0003]目前，普遍采用的是直接称重测量法来测量泥沙浓度，具体方法是：先取一定的量的样品，再将样品烘干，前后两次质量差为水的重量，最后换算出泥沙的含量，此法的优点是直观易理解，缺点是耗时耗力且测量值偏小，烘干需要在100℃的环境下持续十小时左右，同时该温度下，样品中的有机质易被碳化，测量周期较长，需要投入大量的工时人力，不适用需要实时监测泥沙浓度的场合。
[0004]此外，对于泥沙浓度的间接测量方法，目前国外也有一些成熟的仪器可供选择，常见的有多普勒浓度计，多普勒浓度计的原理是测量超声波的反射信号强度来换算泥沙浓度，泥沙浓度与超声波的信号强度有一定的相关性，泥沙浓度越高，散射回来的信号越强。但是在浓度较高的浑水中，超声信号急剧衰减，信号难以检测，且在泥沙介质较为复杂的浑水时，超声遇见较大块体的泥沙颗粒会大大增强反射信号，导致测量不精确，因此多普勒浓度计一般应用在浓度适中且泥沙颗粒较为均匀的场合。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是克服上述
技术介绍
中的不足，提供一种基于光学原理的便携式泥沙浓度测量装置，该装置应具有操作方便、测量精准的特点。
[0006]本技术的技术方案是：
[0007]一种基于光学原理的便携式泥沙浓度测量装置，其特征在于：该装置包括盒体以及固定在盒体底部的测量杆；所述盒体内设有控制板、电源模块、光源调制模块、信号处理模块、数据存储模块与倾斜传感器，盒体外部设有显示屏、按钮与数据接口，测量杆上设有沿着长度方向排列的若干对测点，每个测点包括发射探头和接收探头；所述控制板分别电连接电源模块、光源调制模块、信号处理模块、数据存储模块、倾斜传感器、显示屏、按钮与数据接口；所述光源调制模块通过光纤连接每个测点的发射探头，信号处理模块通过光纤连接每个测点的接收探头。
[0008]所述若干对测点对称于测量杆轴线布置在测量杆的两侧。
[0009]所述盒体内还设有连接控制板的倾斜传感器。
[0010]所述测量杆上共设有3
‑
7对测点，相邻两对测点的间距为4
‑
6cm。
[0011]所述测量杆为空心管，光纤布置在测量杆内孔中，光纤一端穿过盒体外壳并连接
光源调制模块或信号处理模块，光纤另一端穿过测量杆侧壁并连接发射探头或接收探头。
[0012]所述接收探头上配用光学滤片。
[0013]所述测量杆为铝合金圆管。
[0014]本技术的有益效果是：
[0015]本技术实现了在线实时泥沙浓度测量，可同时测量不同深度水流的泥沙浓度，并且可同时测量对同一个深度、两处横向相邻部位的浓度，从而避免了由于泥沙浓度不均匀或者其他问题造成的偶然误差；测得的泥沙浓度数据实时显示在盒体上，并可保存或读取一段时间内的泥沙浓度数据；本技术入水及靠近水面部分均采用防水设计，可在各种状况的水域进行测量，适用范围更广，同时采用调制光源，对低浓度和高浓度的泥沙情况均能保证较好的精确度，在试验室和原型观测中均可使用。
附图说明
[0016]图1是本技术的主视结构示意图。
[0017]图2是本技术中盒体的主视结构示意图。
[0018]图3是本技术中测量杆的剖面结构示意图。
[0019]图4是本技术中各模块的连接关系示意图。
具体实施方式
[0020]以下结合附图所示的实施例，对本技术作进一步说明，但本技术并不局限于以下实施例。
[0021]如图1所示，一种基于光学原理的便携式泥沙浓度测量装置，包括盒体1 与测量杆2。所述盒体内设有控制板3、电源模块4、光源调制模块5、信号处理模块6、数据存储模块7与倾斜传感器14，盒体外部设有显示屏8、按钮9与数据接口10。
[0022]所述测量杆垂直固定在盒体底部,测量杆上设有沿着长度方向排列的若干测点，这些测点对称于测量杆轴线布置，每个测点包括发射探头11和接收探头 12。所述接收探头上配用光学滤片(图中省略)，用于防止外界光线的干扰，保证在白天测量时也能正常工作。所述测量杆上共设有3
‑
7对测点，用于测量不同深度的泥沙浓度，相邻两对测点的间距为4
‑
6cm。
[0023]所述控制板分别连接电源模块、光源调制模块、信号处理模块、倾斜传感器、数据存储模块、显示屏、按钮与数据接口。所述光源调制模块通过光纤13 连接每个测点的发射探头，信号处理模块通过光纤连接每个测点的接收探头。所述测量杆为顶端与盒体内腔连通且底端封闭的空心管，光纤布置在测量杆内孔中，光纤一端穿过盒体外壳并连接光源调制模块或信号处理模块，光纤另一端穿过测量杆侧壁并连接发射探头或接收探头(测量杆上设有对应的光纤孔)。
[0024]所述盒体采用塑料盒，测量杆采用铝合金圆管，铝合金圆管的顶端与塑料盒的底板连通，铝合金圆管上攻丝成螺旋纹，并在盒体底板的开孔处加金属垫片，通过两颗螺丝将铝合金圆管反向固定，固定后在连接处点好玻璃胶，做好防水。所述铝合金圆管推荐的长度为一米，直径6mm，铝合金圆管上设置光纤孔用于安装探头(图中省略)，共有5对(10个)测点固定在铝合金圆管上，相邻两对测点的间距为5cm，最下方的测点与铝合金圆管底端距离为
40cm。
[0025]所述控制板的型号优选为BCM2837模块。所述电源模块为配有稳压器的锂电池，可采用12v的高容量锂电池，用于向各模块供电。所述光源调制模块的型号优选为英飞凌IGBTFF300R12KS4，光源调制模块采用的发光原件为高功率的红外激光发生器，光源调制模块产生的光经过等长的光纤传输至发射探头并向外发射，所有的发射探头公用一个发光单元，可以确保光源统一性。
[0026]所述光纤采用直径1mm的粗光纤，可以保证较好的透光性，尽量减少光传输损耗，每个探头均单独配一条光纤，防止相互间的干扰。所述测点在测量杆上对称布置，可以测量同一深度相近位置的泥沙浓度，以减少偶然因素造成的误差。
[0027]所述信号处理模块用于将光电信号转化为数字信号，信号处理模块的型号优选为YIBO
‑
NA12，发射探头发出的光照射到泥沙上产生反射光，接收探头接收到反射光并通过光纤传输至信号处理模块中，信号处理模块进行处理时，反射光信号先通过光敏电阻转为电流信号，电流信号再被依次转为电压信号和数字信号，最后通过换算关系转为泥沙浓度。信号处理模块中配有光敏电阻、光敏三极管和桥架电路，光敏电阻的阻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光学原理的便携式泥沙浓度测量装置，其特征在于：该装置包括盒体(1)以及固定在盒体底部的测量杆(2)；所述盒体内设有控制板(3)、电源模块(4)、光源调制模块(5)、信号处理模块(6)、数据存储模块(7)与倾斜传感器(14)，盒体外部设有显示屏(8)、按钮(9)与数据接口(10)，测量杆上设有沿着长度方向排列的若干对测点，每个测点包括发射探头(11)和接收探头(12)；所述控制板分别连接电源模块、光源调制模块、信号处理模块、数据存储模块、倾斜传感器、显示屏、按钮与数据接口；所述光源调制模块通过光纤(13)连接每个测点的发射探头，信号处理模块通过光纤连接每个测点的接收探头。2.根据权利要求1所述的基于光学原理的便携式泥沙浓度测量装置，其特征在于：所述若干...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永举，邵杰，赵鑫，黄世昌，董伟良，梁斌，许政，
申请(专利权)人：浙江省水利河口研究院，
类型：新型
国别省市：