[發明專利]傾角式沖刷傳感器及其制作安裝方法

有效

• 申請號: 201310149540.1
• 申請日: 2013-04-25
• 公開（公告）號: CN103278208A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 丁勇
• 申請（專利權）人: 丁勇
• 主分類號: G01F23/04
• 分類號: G01F23/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種水利工程監測裝置，具體涉及一種傾角式沖刷傳感器及其制安裝方法。

背景技術

在水利、取排水、海河岸堤壩防護、橋梁、海洋平臺等工程中，水流的沖刷對結構造成破壞的現象相當普遍。結構物地基往往由于水流的沖蝕而使得其強度降低，給結構物的安全帶來隱患。因為水流的沖刷都在水下，一般很難及時發現，而結構物一旦由于沖刷產生破壞時，往往導致都是諸如垮塌等惡性事故，危及廣大人民群眾的財產和生命安全。

目前的沖刷監測方法主要有人工深度尺、聲納、雷達和時域反射計(TDR)等，但是這些方法在實際工程應用中具有很大局限性，比如有離線、精度低、穩定性差、成本高和傳感元件耐久性差等缺點，難于實時、準確監測樁基和堤岸的沖刷狀態。

在沖刷環境中，水流變化會帶動水滴形懸掛物發生晃動，這與在土體中相對穩定的狀態不同。基于此特性，本發明提供一種新型的沖刷傳感器。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于水流變化導致懸掛物體晃動的原理、具有高耐久性、制作簡單、成本較低的傾角式沖刷傳感器及其制作安裝方法，用以監測水下沖刷變化。

實現本發明目的的技術解決方案為：

傾角式沖刷傳感器包括固定板、U形環、鏈條、上殼體、下殼體、導線、傾角傳感模塊、墊板、密封板、墊塊、配重塊。下殼體為半球體，內部中心有圓柱槽，可以放入配重塊和墊塊；開口端內壁有螺紋，內側墊有密封板，罩住放有配重塊和墊塊的圓柱槽。上殼體為圓錐體，開口端外壁有螺紋與下殼體的螺紋連接，夾緊密封板；內部有兩層圓柱槽，內側圓柱槽頂部到上殼體外側壁開有通線孔。墊板為厚圓板，傾角傳感模塊安裝在墊板上表面中部，墊板固定在兩層圓柱槽臺階面上，傾角傳感模塊朝內。導線一端與傾角傳感模塊連接，另一端從上殼體的通線孔引出。鏈條為兩個鏈條環，一端固定在上殼體頂部，另一端套入U形環。U形環有曲線段和直線段，直線段上有螺紋。固定板為鋼制平板，四角附近各有一個螺栓孔，中心線上有兩個螺栓孔，U形環的直線段分別插入固定板的螺栓孔，螺栓固定連接。

上述傾角式沖刷傳感器制作方法，包括以下幾個步驟：

（a1）將配重塊放入下殼體圓柱槽內，圓柱槽空余部分用墊塊填平；

（a2）將密封板放入下殼體開口端底部，罩住放有配重塊和墊塊的圓柱槽；

（a3）將傾角傳感模塊固定在墊板上，導線一端與傾角傳感模塊連接，另一端從上殼體的通線孔穿出；

（a4）將傾角傳感模塊朝內，墊板固定在上殼體內的兩層圓柱槽臺階面上；

（a5）將上殼體開口端螺紋與下殼體開口端螺紋連接，夾緊密封板；

（a6）將鏈條的一端與上殼體頂端表面連接成一體，另一端套入U形環內；

（a7）將U形環直線段對應穿過固定板的螺栓孔，螺栓固定連接。

傾角式沖刷傳感器工作原理和方法如下：?

沖刷環境中，水流的變化會帶動傾角式沖刷傳感器發生晃動，測得的傾角數據不斷變化，而土體狀態則相對穩定，處在土中的傾角式沖刷傳感器測得的傾角數據幾乎不變；根據以上特性，可通過測量傾角式沖刷傳感器的傾角變化幅度和頻率來區分水體和土體。將若干只傾角式沖刷傳感器按一定間隔分別安裝在同一地點的不同深度位置，在確定各傾角式沖刷傳感器深度位置的基礎上，根據傾角式沖刷傳感器測得的傾角數據區分水體和土體，找到水土界面的深度位置，即為泥面位置。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：

(1)?本發明的測量原理簡單可靠：在水中的傳感器因水流作用發生晃動，傾角數據不斷變化，而土體則相對穩定，傳感器的傾角數據幾乎不變，根據這種差異來區分水體和土體，確定泥面位置。這種沖刷監測方法，主要根據傾角數據的變化幅度和頻率來判斷泥面位置，因而不受溫度變化等因素干擾；

(2)?本發明的傳感裝置制作工藝簡單，安裝方便，有廣闊的應用前景和良好的經濟效益；

(3)?本發明的測試精度高，其測試精度可達0.2m，并且可以根據具體要求改變精度，其精度主要可以通過改變傾角傳感探頭數量以及探頭間距大小實現；

(4)?本發明無需對安裝位置進行限制，只要確保監測時至少有兩個不同深度的傾角式傳感器分別在水體和土體中即可確定泥面位置；

(5)?本發明可對多個監測點同時進行沖刷監測，可按照監測需求，在多個監測點安裝傾角式沖刷傳感器，實現區域性整體沖刷監測。

附圖說明

圖1?為傾角式沖刷傳感器結構示意圖。

圖2?為實施例1安裝示意圖。