[發明專利]一種高含沙渾水異重流檢測方法

有效

• 申請號: 201410262212.7
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104019805B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 劉明堂;司孝平;孫新娟;楊禮波;趙京輝;鄭輝;袁勝;劉雪梅;閆新慶;田壯壯;王世志;艾靜;王倩;陳夢
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00;G01N15/06
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司41111
• 代理人: 陳大通

1.一種高含沙渾水異重流的檢測方法，其特征在于：通過高含沙渾水異重流的檢測系統實現異重流的深度、含沙量、流速和溫度的數據信息的檢測，所述高含沙渾水異重流的檢測系統包含測量支撐桿，由下至上依次安裝在測量支撐桿上的流速檢測儀、超聲波含沙量傳感器、深度傳感器、水溫傳感器，電源模塊，及分別與電源模塊連接的數據處理模塊及單片機控制模塊，所述測量支撐桿的上部通過線纜固定在轉盤上，轉盤與支架橫桿的一端轉動連接，支架橫桿的另一端與電機連接，所述電機安裝在支撐架上；高含沙渾水異重流的檢測方法包含如下步驟：a).電機通過轉盤運轉來帶動測量支撐桿的上下運作，實現庫區內不同水深的數據信號檢測；集裝在測量支撐桿上的流速檢測儀、超聲波含沙量傳感器、深度傳感器、水溫傳感器采集庫區內的水流速、含沙量、水深度、水溫度的數據信號；b).數據處理模塊和單片機控制模塊對接收到的數據信號進行處理，通過差值運算判斷異重流的產生，若產生異重流，則進入下一步驟，否則，返回步驟a)；c).單片機控制模塊將水流速、含沙量、水深度、水溫度的數據信號結果通過無線GPRS傳輸至上位機監控系統，上位機監控系統獲取異重流產生的深度、含沙量、流速和溫度的數據信息，并進行實時顯示；d).檢測結束，控制電機運轉，驅動測量支撐桿垂直上升，到達頂端，測量結束，進行反沖洗。

2.根據權利要求1所述的高含沙渾水異重流檢測方法，其特征在于：所述步驟a包含如下步驟：首先，進行高含沙渾水異重流系統的初始化；然后，通過單片機控制模塊控制電機運轉，驅動轉盤來控制測量支撐桿上升到頂端，獲取水體深度的初始位置信息；其次，通過控制電機運轉，驅動測量支撐桿垂直下降，通過深度傳感器獲取深度信息、溫度傳感器獲取溫度信息、流速檢測儀獲取流速信息、超聲波含沙量傳感器獲取含沙量信息。

3.根據權利要求1所述的高含沙渾水異重流檢測方法，其特征在于：所述步驟b)中的差值運算包含如下內容：將由步驟a)獲得的當前深度的含沙量和上一深度的含沙量進行差值運算，并判斷差值是否大于異重流產生的閾值U₀，如果差值大于異重流產生的閾值U₀，記錄異重流產生的深度、含沙量、流速和溫度數據信息，進入步驟c)中通過無線GPRS傳輸至上位機監控系統，并進行實時顯示；否則，返回步驟a)，繼續通過控制電機運轉，驅動測量支撐桿垂直下降，測量當前深度的數據信號。

4.根據權利要求1所述的高含沙渾水異重流檢測方法，其特征在于：所述步驟a)中超聲波含沙量傳感器采用四波束技術，即利用四個發射器和四個檢測器，每個發射器發送的超聲波束經過折射后被對應的四個檢測器接收，并產生波路，得到數據矩陣，通過對數據矩陣的分析，實現對水體中懸浮含沙量濃度的檢測。

5.根據權利要求1所述的高含沙渾水異重流的檢測方法，其特征在于：所述步驟a)中超聲波含沙量傳感器基于超聲波在液固兩相介質中傳播發生衰減的原理，采用“超聲波束面積比值法”，即：I_x＝I₀e^-2ax，其中，I₀為超聲波聲源的強度，I_x為超聲波接收點的信號強度，x為發射元件與接收元件間的距離，α為衰減系數,受水和懸浮粒子吸收的影響；衰減系數α決定回波脈沖所包絡的面積A，其面積A與衰減系數α有如下關系：A=∫0∞Vpieαxdx=VPiα,]]>其中,V_pi為第i個超聲波聲壓幅值；衰減系數α為：其中，A₁為第一回波脈沖以后所包絡的面積；A₂為第二回波脈沖以后所包絡的面積，x為超聲波含沙量傳感器的發射器和檢測器之間的距離。