[發明專利]一種光學泥沙溶液含沙量測量裝置及其測量方法

有效

• 申請號: 201210151803.8
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN102645394A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 陳紅;唐洪武;唐立模;徐藝緋;王浩;劉芹;張匯明
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種光學泥沙溶液含沙量測量裝置，其特征在于：包括測量缸（1）、調節基座（2）、黑白線陣CCD模塊（3）和半導體激光器（4），黑白線陣CCD模塊（3）位于測量缸（1）底部，黑白線陣CCD模塊（3）與激光中心線位于同一平面，黑白線陣CCD模塊（3）通過A/D轉換卡（5）與計算機（6）連接。

2.基于權利要求1所述的光學泥沙溶液含沙量測量裝置的測量方法，其特征在于包括以下步驟：

第一，調制若干組均勻的不同濃度的泥沙溶液，供標定實驗使用，泥沙溶液濃度ω的范圍為：0＜ω≤5kg/m³，泥沙溶液濃度ω分別為ω₁、ω₂、ω₃、ω₄……；

第二，進行標定實驗，將濃度為ω₁的泥沙溶液裝入測量缸（1）中，泥沙溶液高度為h₀，h₀取值為1～40cm；

第三，半導體激光器（4）發射出激光，控制調節基座（2）使激光以固定角度α照射測量缸（1）中的泥沙溶液，0＜α＜90°，激光從空氣中進入泥沙溶液，產生折射，投射在黑白線陣CCD模塊（3）上，黑白線陣CCD模塊（3）獲取激光光斑中心坐標X，計算得到激光在泥沙溶液中的折射率n，具體方法如下：

激光從空氣中進入泥沙溶液經歷折射，根據以下關系式求出泥沙溶液折射率n

sinβ=(X-X0)/(X-X0)2+h02n=sinα/sinβ]]>

其中，X是黑白線陣CCD獲取的激光光斑中心投影坐標，X₀為激光與泥沙溶液表面焦點橫坐標，α為入射角，β為折射角；

第四，改變泥沙溶液的濃度ω進行標定實驗，重復上述第二、第三步驟獲取相應的折射率，建立折射率n與對應濃度ω的相關關系：

改變泥沙溶液濃度ω，入射角α不變，獲取ω₁、ω₂、ω₃、ω₄……對應的折射率n₁、n₂、n₃、n₄……，經曲線擬合，得到濃度ω與折射率n間的相互關系：

ω＝an³+bn²+cn+d

測量時，獲取折射率n即可計算出含沙量濃度ω。

3.根據權利要求2所述的測量方法，其特征在于：標定實驗次數至少為4組。