[實(shí)用新型]徑流泥沙含量實(shí)時(shí)測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420485120.0
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN204027954U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高金花;閆雪蓮;徐惠基
• 申請（專利權(quán)）人: 長春工程學(xué)院
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00
• 代理公司: 長春眾益專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 22211
• 代理人: 趙正

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測量泥沙含量的裝置，以及利用這樣裝置測量徑流總量的方法。

背景技術(shù)

目前測量徑流泥沙含量所采用方法有兩種，一種是采用直接測量法，如烘干法又稱稱重法，即取一定量的樣品，測量其原重和烘干后的重量，從而確定泥水中的含沙量，但由于烘干法需對待測樣品進(jìn)行烘干，而烘干溫度一般為105°，加熱需11個(gè)小時(shí)左右，高溫與長期加熱會(huì)造成土壤中有機(jī)質(zhì)被碳化，而使測量的含沙量偏小，對烘干溫度和加熱時(shí)間的要求也使得整個(gè)測量過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。在野外人們使用烘干法現(xiàn)場測量含沙量時(shí)所采用的酒精燃干法會(huì)使所測含沙量產(chǎn)生較大誤差，并且不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線檢測。另一種方法是間接測量法，如電容法、激光法、γ射線法等，但受溫度、泥沙顆粒等影響，其測量誤差較大，尤其是在泥沙濃度很大或很小時(shí)，難于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量。本課題組曾于2011年申請過實(shí)用新型專利《泥水中泥沙含量測量裝置》（專利號為ZL201120215645.9），但在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)渾水中的泥沙含量大于3%時(shí)，其測量精度大幅度下降，原因是：原來采用一個(gè)壓力傳感器測量液位，和一個(gè)超聲波傳感器測量液位，利用兩個(gè)液位差值計(jì)算出渾水中的泥沙含量，但是，當(dāng)渾水中的泥沙太多時(shí)，泥沙覆蓋了壓力傳感器的測量面，是測量精度大幅度下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種徑流泥沙含量實(shí)時(shí)測量裝置。

發(fā)明同時(shí)提供了利用這種裝置的測量方法。

本發(fā)明解決的技術(shù)問題的方案是采用測量桶、稱重傳感器、放水管、電動(dòng)閥、液位傳感器、控制器和處理器構(gòu)成徑流泥沙含量實(shí)時(shí)測量裝置，測量桶通過下支架放置在稱重傳感器上，放水管連接測量桶底部，電動(dòng)閥安裝在放水管上，測量桶上沿固定有上支架，液位傳感器通過上支架安裝在測量桶上方，液位傳感器的濾波管在測量桶內(nèi)，控制器分別連接稱重傳感器、電動(dòng)閥和液位傳感器，處理器連接控制器。測量桶上方有將渾水匯集并注入測量桶內(nèi)的水槽。

在測量桶上沿有一圈外翻邊，這樣能夠能將地保持測量桶盛水后不產(chǎn)生形變。

本發(fā)明通過以下步驟完成徑流泥沙含量的測量：

1、通過控制器設(shè)定測量桶內(nèi)的最高水位????????????????????????????????????????????????，最低水位，設(shè)定電動(dòng)閥開閥時(shí)間，關(guān)閥時(shí)間；測量出測量桶的桶底面積為，水槽至測量桶的桶底的高度；

2、通過水槽將匯集的渾水連續(xù)導(dǎo)入測量桶內(nèi)，通過液位傳感器實(shí)時(shí)測量桶內(nèi)水位高度，通過稱重傳感器實(shí)時(shí)測量桶內(nèi)水的重量，并且將得到的數(shù)值通過控制器傳送至處理器；

3、當(dāng)水位上升至最高水位時(shí)，控制器指令電動(dòng)閥打開，測量桶內(nèi)的水通過放水管排出，當(dāng)水位降低至最低水位時(shí)，控制器指令電動(dòng)閥關(guān)閉；

4、處理器對獲得和設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行處理，得到桶中徑流泥沙的重量為：

：測定桶中徑流泥沙的重量（Kg）

：當(dāng)前桶中的有效渾水測量重量（Kg）

桶的底面積為，由液位傳感器實(shí)時(shí)測出的桶中的渾水水位，由稱重傳感器測出渾水的重量，渾水中泥沙的比重為，清水的比重為，C為水中空氣含量，其中、、C均可通過現(xiàn)有技術(shù)測定；

及實(shí)測過程中總的徑流量?為：

：設(shè)定的桶內(nèi)最高水位高度；

????：設(shè)定的桶內(nèi)最低水位高度；

即在實(shí)測過程中、，當(dāng)達(dá)到的上下限值時(shí)，裝置下部的電動(dòng)閥自動(dòng)開關(guān)；

????：流入實(shí)測桶中水量所用的時(shí)間,?計(jì)算機(jī)處理器自動(dòng)記錄；

：放水次數(shù)，計(jì)算機(jī)處理器自動(dòng)記錄；

：開閥時(shí)間，指從電動(dòng)閥開始啟動(dòng)至完全開啟所需時(shí)間，計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄；

：關(guān)閥時(shí)間，指從電動(dòng)閥開始關(guān)閉至完全關(guān)閉所需時(shí)間，計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄；

：放水時(shí)間，指從電動(dòng)閥完全開啟放水至電動(dòng)閥開始關(guān)閉結(jié)束放水所需時(shí)間，計(jì)算機(jī)處理器自動(dòng)記錄。

在實(shí)際測量時(shí)，桶中的水位達(dá)到桶底0臨界點(diǎn)（如圖示圓桶底部）時(shí)，桶中已經(jīng)有殘留渾水重量（為固定值，人工率定，給定值），則在初步測定泥沙重量的基礎(chǔ)上考慮去除桶中已有殘留渾水重量情況下桶中的實(shí)際有效泥沙重量為：

：考慮去除桶中已有殘留渾水重量測定的桶中徑流泥沙的重量（Kg）；

除此之外，在實(shí)際測量時(shí)，由于有水的沖力，在計(jì)算有效泥沙重量時(shí)也應(yīng)該減掉，沖力為，為當(dāng)前流量，，為流入當(dāng)前實(shí)測桶中水量所用的時(shí)間；為在當(dāng)前實(shí)測桶中水位落差時(shí)的流速，，為渾水的密度，，為重力加速度。