[發(fā)明專利]一種設(shè)有方位檢測(cè)傳感器的自動(dòng)測(cè)沙裝置和方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711463656.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN108037054A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李智豪;吳旭燦;王素雅;黃海塘;梁俊亨;曾淳灝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州和時(shí)通電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N15/06
• 分類號(hào): G01N15/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及水文測(cè)沙技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種設(shè)有方位檢測(cè)傳感器的自動(dòng)測(cè)沙裝置和方法。自動(dòng)測(cè)沙裝置包括導(dǎo)軌、設(shè)置于導(dǎo)軌上并沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的滑塊，以及由滑塊直接或間接帶動(dòng)沿導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)的紅外測(cè)沙傳感器和數(shù)據(jù)采集與控制模塊；滑塊由電機(jī)和絲桿驅(qū)動(dòng)；紅外測(cè)沙傳感器上設(shè)有水深測(cè)量傳感器和方位檢測(cè)傳感器，水深測(cè)量傳感器、電機(jī)和紅外測(cè)沙傳感器等分別與數(shù)據(jù)采集與控制模塊連接；數(shù)據(jù)采集與控制模塊用以數(shù)據(jù)處理和通信；滑塊使紅外測(cè)沙傳感器與水面保持距離。自動(dòng)測(cè)沙裝置開創(chuàng)性的采用浮動(dòng)測(cè)量方案，通過滑軌等確保了在不同時(shí)間段或不同水位時(shí)紅外測(cè)沙傳感器能夠在與水面保持相同距離進(jìn)行測(cè)量，有效的提高了測(cè)量精度和準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水文測(cè)沙的技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種設(shè)有方位檢測(cè)傳感器的自動(dòng)測(cè)沙裝置和方法。

背景技術(shù)

在水文學(xué)中，泥沙一般是指在河道水流作用下移動(dòng)著或曾經(jīng)移動(dòng)的固體顆粒。水流挾帶著泥沙運(yùn)動(dòng)，河床又由泥沙組成，兩者之間的泥沙經(jīng)常發(fā)生交換，這種交換引起了河床的沖淤變化。

而懸移質(zhì)也稱懸沙，是指被水流挾帶，而遠(yuǎn)離河床懸浮于水中，隨水流向前浮游運(yùn)動(dòng)的泥沙。一般把自河底泥沙粒徑的兩倍以上至水面之間運(yùn)動(dòng)的泥沙視為懸移質(zhì)。由于水流的紊動(dòng)保持懸浮，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)這部分泥沙不與河床接觸。

水文上傳統(tǒng)的懸移質(zhì)泥沙測(cè)驗(yàn)方法為：使用泥沙采樣儀器現(xiàn)場(chǎng)采樣，在測(cè)沙室采用烘干法，計(jì)算懸移質(zhì)泥沙含量。其中，現(xiàn)場(chǎng)采樣要耗費(fèi)大量的時(shí)間和人力，而且在高洪時(shí)進(jìn)行野外取樣工作，存在較高的風(fēng)險(xiǎn)。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(gè)步驟，根據(jù)含沙量的不同，所需的時(shí)間也不同，但至少需要7天進(jìn)行沉淀，8小時(shí)進(jìn)行烘干，步驟繁瑣，時(shí)效性差。傳統(tǒng)的懸移質(zhì)取樣測(cè)驗(yàn)方法，無(wú)法實(shí)時(shí)在線測(cè)量，難以捕捉沙峰，不符合當(dāng)前水文發(fā)展的趨勢(shì)。

目前可用于在線測(cè)量的測(cè)沙儀主要有以下四種類型：同位素測(cè)沙儀，超聲波測(cè)沙儀，紅外光測(cè)沙儀，振動(dòng)測(cè)沙儀。其中，同位素測(cè)沙儀的測(cè)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(cè)沙儀體積較大，價(jià)格昂貴，難以安裝。振動(dòng)測(cè)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(shí)，容易堵塞振動(dòng)管，無(wú)法正常測(cè)量。紅外光測(cè)沙儀體積小，便于安裝，在低含沙量下測(cè)量精準(zhǔn)。

我國(guó)華南區(qū)的基本水文站，大部分站點(diǎn)上下游均有水利工程，且水土保持力度持續(xù)加大，因此粒徑大的懸移質(zhì)顆粒大部分被攔截在閘門下，這也使得河流的懸移質(zhì)泥沙在斷面的橫向分布上趨于均勻，是水文站實(shí)現(xiàn)懸移質(zhì)泥沙在線監(jiān)測(cè)的有利條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種設(shè)有方位檢測(cè)傳感器的自動(dòng)測(cè)沙裝置，適用于在低懸移質(zhì)含沙量條件下的紅外光學(xué)式傳感器檢測(cè)；

本發(fā)明的另一目的在于提供一種設(shè)有方位檢測(cè)傳感器的自動(dòng)測(cè)沙裝置的測(cè)沙方法。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種設(shè)有方位檢測(cè)傳感器的自動(dòng)測(cè)沙裝置，包括導(dǎo)軌、設(shè)置于導(dǎo)軌上并沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的滑塊，以及由滑塊直接或間接帶動(dòng)沿導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)的紅外測(cè)沙傳感器和數(shù)據(jù)采集與控制模塊；所述滑塊由電機(jī)和絲桿驅(qū)動(dòng)；所述紅外測(cè)沙傳感器上設(shè)有水深測(cè)量傳感器，所述水深測(cè)量傳感器、電機(jī)和紅外測(cè)沙傳感器分別與數(shù)據(jù)采集與控制模塊連接；所述數(shù)據(jù)采集與控制模塊用以數(shù)據(jù)處理和通信；所述滑塊使紅外測(cè)沙傳感器與水面保持距離；所述紅外測(cè)沙傳感器上設(shè)有方位檢測(cè)傳感器；所述方位檢測(cè)傳感器與數(shù)據(jù)采集與控制模塊連接。所述紅外測(cè)沙傳感器包括后散射和側(cè)散射兩個(gè)光學(xué)傳感器以及溫度傳感器；所述紅外測(cè)沙傳感器設(shè)有鏡頭保護(hù)裝置；所述鏡頭保護(hù)裝置包括驅(qū)動(dòng)裝置、由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的活動(dòng)蓋，所述活動(dòng)蓋的內(nèi)側(cè)設(shè)有清潔鏡頭的刷子。