[發明專利]一種采用電容式差壓傳感器的泥沙含量檢測系統

無效

• 申請號: 200910065442.3
• 申請日: 2009-07-15
• 公開（公告）號: CN101603910A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 李黎;劉明堂;高航;趙榮;和瑞勇;付立彬;袁洋洲;趙俊濤;吳毅
• 申請（專利權）人: 黃河水利委員會黃河水利科學研究院;華北水利水電學院;黃河科技學院
• 主分類號: G01N9/26
• 分類號: G01N9/26
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所（普通合伙）
• 代理人: 楊妙琴

技術領域

本發明涉及泥沙含量檢測領域，尤其是涉及一種采用電容式差壓傳感器的泥沙含量檢測系統。

背景技術

水土流失現象具有極其嚴重的危害。首先，它直接破壞了土壤資源，導致可耕作的土地面積減少。土壤是人類生存所必需的綠色植物生長的基礎。裸露坡地一經暴雨沖刷，就會使含腐殖質多的表層土壤流失，造成土壤肥力下降。隨著水土流失程度的加深，溝壑發展也日益加劇。這樣，就使大面積坡耕地支離破碎，耕種不便，以至棄耕荒廢。其次，流失的泥沙物質進入江河、湖泊和水庫，淤積水庫、阻塞河道、抬高河床。由于上游流域水土流失，匯入河道的泥沙量增大，當挾帶泥沙的河水流經中、下游河床、水庫或河道，流速降低時，泥沙就逐漸沉降淤積，使得水庫淤淺而減小容量，河道阻塞而縮短通航里程，嚴重影響水利工程和航運事業，每當洪水季節，容易潰堤泛濫。此外，因長期水土流失導致的土地荒漠化，又帶來了沙塵暴等其它形式的自然災害。

通過對水流進行泥沙檢測，可對水土流失的治理提供科學依據，也可防治因水土流失導致的自然災害。目前現有的用于測量泥沙含量的儀器和方法，在實際應用中存在著一定的局限性。如人工取樣法，雖有很高的精度，但是其測量周期長、勞動強度大，又因人工采樣時浮泥的層次結構受到擾動，因而所測的結果不能反映現場狀況；光電法測量泥沙范圍較窄；同位素法和γ射線法精度高，但放射源稀缺；振動筒法和電容法穩定性較差，受溫度影響大；而現有的基于壓差原理的壓力傳感器靈敏度低，主要用于海底浮泥層密度測量以及紙漿池濃度測量等；超聲波的監測設備存在運行不穩定、易受水草纏繞阻擋等問題。因此，需要一種能解決上述問題的泥沙含量檢測方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種采用電容式差壓傳感器的泥沙含量檢測系統，它的穩定性好，精度高，抗干擾能力強。

本發明采用以下技術方案：一種采用電容式差壓傳感器的泥沙含量檢測系統，包括水樣預處理系統，信號采集系統，控制處理系統，觸摸屏顯示系統，各系統順序相連，其中，所述觸摸屏顯示系統連接到數據傳輸系統上，數據傳輸系統與組態監控系統相連；信號采集系統包括深度傳感器，含沙量傳感器，流速傳感器，水溫傳感器和模擬量輸入輸出模塊；深度傳感器，含沙量傳感器，流速傳感器和水溫傳感器分別與模擬量輸入輸出模塊相連，模擬量輸入輸出模塊包含四模擬信號輸入通道。

進一步，所述含沙量傳感器由兩個電容式差壓傳感器3組成，兩個電容式差壓傳感器3分別垂直嵌入到防水式金屬直桿4內，其間距相差300mm-500mm。

進一步，所述含沙量傳感器的電容式差壓傳感器3均位于液面以下，液體要完全覆蓋兩個電容式差壓傳感器3，最低液位要高于上面一個電容式差壓傳感器3至少100mm。

進一步，所述控制處理系統采用PLC處理系統，實現數據處理和系統監控功能。

本發明的有益效果是：

本發明基于電容式差壓原理，將兩個電容式差壓傳感器分別垂直嵌入到防水式金屬直桿內，可有效防止水下水草纏繞等問題。模擬量輸入輸出模塊，可實現多通道的數據采集，系統不僅能檢測含沙量，而且還能同時檢測探測點的深度和水溫，使檢測功能增強。通過數據融合，經軟件分析，該檢測系統能將泥沙的含量和時空分布在監控界面上直觀顯示。系統將水溫、水深、流速等多種因素綜合分析，彌補了由于環境的改變而帶來的誤差，提高了泥沙含量檢測的精度和穩定性。

本發明有以下優點：(1)應用電容式差壓傳感器檢測泥沙含量，將兩個電容式差壓傳感器分別垂直嵌入到防水式金屬直桿內，可有效防止水下水草纏繞等問題；(2)利用PLC控制和處理技術，實現了多傳感器集成化和智能化；(3)采用數據融合技術，將水溫、測點深度等環境影響因素綜合考慮，建立數學模型，從而使檢測結果更加可靠、穩定和高精度。模擬量輸入輸出模塊，將深度傳感器、流速傳感器、水溫傳感器和含沙量傳感器集成在一起，完成多通道信息采集與處理工作；(4)本發明包含觸摸屏顯示系統和組態監控系統，監控軟件和觸摸屏直觀地、實時地監控和管理整個檢測過程；(5)本發明采用了電容式差壓傳感器、模擬量輸入輸出模塊和數據融合技術，PLC控制和處理技術，組態監控技術，提高了含沙量檢測的精度和可靠性。

在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點可以通過下面的說明書或者附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

圖1是本發明的結構框圖；

圖2是本發明信號采集系統的結構框圖；

圖3是本發明含沙量傳感器的結構示意圖；