[發明專利]在低懸移質含沙量下的紅外光學式自動測沙裝置和方法

有效

• 申請號: 201711463031.0
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN107991262B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 曾淳灝;區松順;黃桂英;陳容;聶伯武
• 申請（專利權）人: 廣州和時通電子科技有限公司
• 主分類號: G01N21/3577
• 分類號: G01N21/3577
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及水文測沙技術領域，公開了一種在低懸移質含沙量下的紅外光學式自動測沙裝置和方法。自動測沙裝置包括導軌、設置于導軌上并沿導軌運動的滑輪裝置，以及由滑輪裝置直接或間接帶動沿導軌上下運動的高度調節裝置、紅外測沙傳感器和數據采集與控制模塊；所述高度調節裝置使得紅外測沙傳感器與水面保持距離；所述紅外測沙傳感器的朝向與水面相平行；所述數據采集與控制模塊用以數據處理和通信。本發明的自動測沙裝置開創性的采用浮動測量方案，通過高度調節裝置確保了在不同時間段或不同水位時紅外測沙傳感器能夠在與水面保持相同距離進行測量，有效的提高了測量精度和準確性。

技術領域

本發明涉及水文測沙的技術領域，具體地，涉及一種在低懸移質含沙量下的紅外光學式自動測沙裝置和方法。

背景技術

在水文學中，泥沙一般是指在河道水流作用下移動著或曾經移動的固體顆粒。水流挾帶著泥沙運動，河床又由泥沙組成，兩者之間的泥沙經常發生交換，這種交換引起了河床的沖淤變化。

而懸移質也稱懸沙，是指被水流挾帶，而遠離河床懸浮于水中，隨水流向前浮游運動的泥沙。一般把自河底泥沙粒徑的兩倍以上至水面之間運動的泥沙視為懸移質。由于水流的紊動保持懸浮，在相當長的時間內這部分泥沙不與河床接觸。

水文上傳統的懸移質泥沙測驗方法為：使用泥沙采樣儀器現場采樣，在測沙室采用烘干法，計算懸移質泥沙含量。其中，現場采樣要耗費大量的時間和人力，而且在高洪時進行野外取樣工作，存在較高的風險。此外，烘干法有沉淀濃縮水樣，烘干冷卻裝有濃縮水樣燒杯這兩個步驟，根據含沙量的不同，所需的時間也不同，但至少需要7天進行沉淀，8小時進行烘干，步驟繁瑣，時效性差。傳統的懸移質取樣測驗方法，無法實時在線測量，難以捕捉沙峰，不符合當前水文發展的趨勢。

目前可用于在線測量的測沙儀主要有以下四種類型：同位素測沙儀，超聲波測沙儀，紅外光測沙儀，振動測沙儀。其中，同位素測沙儀的測量范圍較廣，可到1000kg/m³，但在低含沙量下的分辨率不理想，且存在輻射問題。超聲波測沙儀體積較大，價格昂貴，難以安裝。振動測沙儀則要求安裝位置的流速必須較大，此外，在流速較小，或含沙量較大時，容易堵塞振動管，無法正常測量。紅外光測沙儀體積小，便于安裝，在低含沙量下測量精準。

我國華南區的基本水文站，大部分站點上下游均有水利工程，且水土保持力度持續加大，因此粒徑大的懸移質顆粒大部分被攔截在閘門下，這也使得河流的懸移質泥沙在斷面的橫向分布上趨于均勻，是水文站實現懸移質泥沙在線監測的有利條件。

發明內容

本發明解決的技術問題在于克服現有技術的缺陷，提供一種在低懸移質含沙量下的紅外光學式自動測沙裝置；

本發明的另一目的在于提供一種在低懸移質含沙量下的紅外光學式自動測沙方法。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種在低懸移質含沙量下的紅外光學式自動測沙裝置，包括導軌、設置于導軌上并沿導軌運動的滑輪裝置，以及由滑輪裝置直接或間接帶動沿導軌上下運動的高度調節裝置、紅外測沙傳感器和數據采集與控制模塊；所述高度調節裝置使得紅外測沙傳感器與水面保持距離；所述數據采集與控制模塊用以數據處理和通信。

發明人意外發現泥沙含量與水深的關系曲線，以及紅外測沙傳感器在不同水深不同泥沙濃度不同水流朝向下的測量精準度影響，為此本發明的自動測沙裝置開創性的采用浮動測量方案，通過高度調節裝置確保了在不同時間段或不同水位時紅外測沙傳感器能夠在與水面保持相同距離進行測量，有效的提高了測量精度和準確性。

進一步地，所述紅外測沙傳感器包括后散射和側散射兩個光學傳感器和溫度傳感器。