基于TDR原理的淤泥深度监测仪制造技术

本实用新型专利技术公开了基于TDR原理的淤泥深度监测仪，包括底端封闭的中空导管，导管外侧壁的下部沿其纵向依次交错设置有两组以上的探针，探针通过同轴电缆连接有BNC连接器，导管内侧壁的上部固定设置有SFCW

【技术实现步骤摘要】
基于TDR原理的淤泥深度监测仪


[0001]本技术涉及湖泊、河道监测
，尤其涉及基于TDR原理的淤泥深度监测仪。

技术介绍

[0002]淤泥是指在静水或缓慢的流水环境中沉积的天然含水率大于液限、天然孔隙比大于1.0的黏性土，其粒径小于0.03mm。
[0003]由于中国的广大河流是位于亚热带或者温带气候区域，通常在夏季的降雨量要大于冬季的降雨量，这就造成夏季的地表径流要大于冬季的地表径流，由此带来的结果是在夏季时河流的流量大、水位深同时携带的淤泥量较大，但是同时大的流量也会对河底的淤泥的冲刷效果较强。并且暴雨或者日常市政维护时，地表的垃圾或者废弃物会随着地表径流冲刷进入到河流中，而这些垃圾或废弃物会在河流的河道中形成淤泥，淤积在河流的河底，这将会严重影响河流的通航，这些淤泥还会对河流的水质造成不健康的影响，因而，监控河底淤泥的状况成为目前河道治理中的一项非常重要的工作。
[0004]目前对于淤泥淤积厚度的监测，通常采用人工使用机械测量杆来测量河底淤泥的厚度。这样的测量方式，需要耗费很大的人力物力，同时也不能对淤泥的淤积状况进行实时、自动地监测，并且在人工操作的过程中，还容易出现人员受伤、溺水等事故。
[0005]时域反射原理(Time Domain Reflectometry，TDR)产生于上世纪三十年代，最初被用来检测和定位通讯电缆的受损位置。当一个电磁脉冲激励信号沿传输线传输，传输线的中断、受损或周边物质的不连续性均会引起其阻抗的变化，这种阻抗的变化将会导致传输的信号在此不连续点处产生一个反射，通过精密的测量电磁波入射波和反射波的行程时间差，则可以准确的判定此不连续点的位置。随着上世纪七十年代发现TDR技术能测定土壤体积含水量后，它被广泛应用于农业领域。而自八十年代后，该技术也应用于岩土工程领域，在测定土体含水量和干密度、监测滑坡稳定性、测定地下水位和电导率、监测土体污染及化学加固土质量控制等方面得以应用，并以方便、安全、经济、数字化及易于远程控制通讯等特点而受到广泛关注。
[0006]传统TDR技术应用的其中一个局限在于其采集器与测量地点不可距离过远(应该以10米之内为好)，过远会导致信号采集与传感器连接的同轴电缆长度过长，致使高频电磁信号衰减加剧，影响测量效果。
[0007]因此，需要一种能够实时、自动且高效的监测仪器对淤泥的淤积状况进行监测。

技术实现思路

[0008]本技术的目的是提供基于TDR原理的淤泥深度监测仪，可以自动计算淤泥当前淤积的深度，实现实时高效地对淤泥的淤积状况进行监测，同时能保证测量结果的准确度和稳定性。
[0009]为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：
[0010]基于TDR原理的淤泥深度监测仪，包括底端封闭的中空导管，所述导管外侧壁的下部沿其纵向依次交错设置有两组以上的探针，所述探针通过同轴电缆连接有BNC连接器，所述导管内侧壁的上部固定设置有SFCW
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TDR信号采集器，探针的BNC连接器插接连接于SFCW
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TDR信号采集器对应的BNC插孔上；所述导管的顶端固定设置有机箱，所述机箱内设置有核心板，所述核心板通过数据线和SFCW
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TDR信号采集器相连接，所述核心板通过网络通讯模块连接监测平台。
[0011]进一步设置为：所述机箱内还设置有蓄电池，所述蓄电池与核心板电性连接，所述机箱的顶端倾斜设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板与蓄电池电性连接，蓄电池用于给监测仪内部用电器件供电。
[0012]进一步设置为：所述机箱的侧壁开设有散热孔，所述散热孔处设置有防尘网。
[0013]进一步设置为：所述机箱于散热孔的周侧设置有防水导流罩。
[0014]进一步设置为：所述机箱的一侧转动设置有箱门，所述箱门上设置有电子锁。
[0015]进一步设置为：所述探针由阻抗转换器、横向直针体和纵向直针体组成；所述阻抗转换器为管状，置于导管内，所述阻抗转换器内沿其轴向安装横向直针体，同轴电缆的一端与横向直针体相连接。
[0016]进一步设置为：所述纵向直针体包括中心纵向直针体和位于中心纵向直针体两侧的与中心纵向直针体平行设置的侧纵向直针体，均贴附于导管的外侧壁，中心纵向直针体的上端与横向直针体连接；每个侧纵向直针体的上端设有一个环状直角折弯，所述环状直角折弯的环状部与纵向直针体相垂直。
[0017]进一步设置为：所述阻抗转换器为管帽和套管组成的T型管状构件，所述管帽与套管插接固定，所述套管内沿其轴向插装横向直针体。
[0018]进一步设置为：所述套管内还设有导电管，导电管的一端与管帽相连接，另一端与环状直角折弯的直线部相连接，所述导电管和横向直针体之间设置有分隔层。
[0019]进一步设置为：所述导管侧壁设有通孔，阻抗转换器插入所述通孔内，并采用树脂胶密封周边。
[0020]相比于现有技术，本技术的有益技术效果为：
[0021](1)本技术通过SFCW
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TDR信号采集器发射电磁信号，电磁信号经同轴电缆传输至各个探针，从而获得测量迹线，测量迹线记录了电磁信号沿探针传输产生反射的反射系数随时间变化的实时过程，通过监测平台对各个探针的测量迹线进行监测。当监测的迹线图出现明显的三个反射峰值时，确定对应的处于水土分界层中的探针，可以自动计算得出淤泥当前淤积的深度，从而实现实时、自动且高效地对淤泥的淤积状况进行监测。
[0022](2)通过采用SFCW
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TDR信号采集器，可以实现多个探针的巡回监测，信号采集器的RS485端口再与数十米外的核心板连接，解决了采集器与测量目标相距较远引起高频微波信号衰减过大的问题，保证了测量结果的准确度和稳定性。
[0023](3)通过监测平台可以获取SFCW
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TDR信号采集器的测量迹线，测量迹线记录了电磁信号沿探针传输产生反射的反射系数随时间变化的实时过程，强冲激的脉冲函数使得测量结果直观明了，更适合于实现自动化的在线监测。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本技术的整体结构示意图；
[0026]图2为本技术中机箱的结构示意图；
[0027]图3为本技术中阻抗转换器与同轴电缆的结构示意图及其连接关系图；
[0028]图4为本技术中纵向直针体与横向直针体的结构示意图及其连接关系图。
[0029]附图标记：1、导管；2、机箱；3、同轴电缆；4、BNC连接器；5、SFCW
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TDR信号采集器；6、核心板；7、数据线；8、蓄电池；9、太阳能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于TDR原理的淤泥深度监测仪，包括底端封闭的中空导管(1)，其特征在于：所述导管(1)外侧壁的下部沿其纵向依次交错设置有两组以上的探针，所述探针通过同轴电缆(3)连接有BNC连接器(4)，所述导管(1)内侧壁的上部固定设置有SFCW
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TDR信号采集器(5)，探针的BNC连接器(4)插接连接于SFCW
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TDR信号采集器(5)对应的BNC插孔上；所述导管(1)的顶端固定设置有机箱(2)，所述机箱(2)内设置有核心板(6)，所述核心板(6)通过数据线(7)和SFCW
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TDR信号采集器(5)相连接，所述核心板(6)通过网络通讯模块连接监测平台。2.根据权利要求1所述的基于TDR原理的淤泥深度监测仪，其特征在于：所述机箱(2)内还设置有蓄电池(8)，所述蓄电池(8)与核心板(6)电性连接，所述机箱(2)的顶端倾斜设置有太阳能电池板(9)，所述太阳能电池板(9)与蓄电池(8)电性连接，蓄电池(8)用于给监测仪内部用电器件供电。3.根据权利要求1所述的基于TDR原理的淤泥深度监测仪，其特征在于：所述机箱(2)的侧壁开设有散热孔(10)，所述散热孔(10)处设置有防尘网。4.根据权利要求3所述的基于TDR原理的淤泥深度监测仪，其特征在于：所述机箱(2)于散热孔(10)的周侧设置有防水导流罩(11)。5.根据权利要求1所述的基于TDR原理的淤泥深度监测仪，其特征在于：所述机箱(2)的一侧转动设置有箱门(12)，所述箱门(12)上设置有电子锁(13)。6.根据权利要求1所述的基于TDR...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆之平，卢玉，刘惠斌，王晨光，
申请(专利权)人：天津特利普尔科技有限公司，
类型：新型
国别省市：