[發(fā)明專利]一種冰層厚度自動檢測裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910733255.1
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110455237B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方衛(wèi)華;陸緯;王潤英;陳欣剛;劉磊;班瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 水利部南京水利水文自動化研究所
• 主分類號: G01B21/08
• 分類號: G01B21/08;G01F23/292;G01F23/296;G01F23/284
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種冰層厚度自動檢測裝置，包括固定支架，固定支架包括一橫梁，其特征在于：橫梁上設(shè)置一支架透孔，合金導(dǎo)管穿過支架透孔，在合金導(dǎo)管的頂端固定設(shè)置有透波密封罩，在透波密封罩內(nèi)設(shè)置有測量組件；合金導(dǎo)管內(nèi)部設(shè)置有探測線和電磁鐵，所述探測線一端連接至測量組件，另一端連接電磁鐵，固定合金導(dǎo)管下端連接一固定托盤，鐵環(huán)套裝在合金導(dǎo)管的外側(cè)，行程復(fù)位開關(guān)設(shè)置在固定托盤上且在合金鋼管內(nèi)部；所述測量組件包括微控制器，微控制器分別與水位計、編碼器、電機組件連接；

所述電機組件包括直流電機，在所述直流電機的主軸上安裝有一定位齒輪，在所述定位齒輪一側(cè)安裝有所述編碼器，所述編碼器包括兩個沿定位齒輪的圓周方向相隔90度角設(shè)置的光電傳感器，兩個所述光電傳感器輸出的脈沖信號通過脈沖輸入捕捉電路連接至微控制器的脈沖上升沿捕捉引腳；

所述微控制器包括主控制芯片，所述主控制芯片設(shè)有以下控制模塊：

電機驅(qū)動模塊：控制直流電機通電；控制電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)；

電機電流檢測模塊：檢測電機電流是否發(fā)生突跳；

電機轉(zhuǎn)角檢測模塊：如果電機電流檢測模塊檢測到位電機電流發(fā)生突跳，說明電磁鐵觸碰冰下表面，此時記錄編碼器讀數(shù)，并計算電磁鐵行程，同時通知電機驅(qū)動模塊控制電機反轉(zhuǎn)；

水位計驅(qū)動及控制模塊：驅(qū)動并控制水位計工作；

復(fù)位行程開關(guān)檢測模塊：檢測電磁鐵是否脫離復(fù)位行程開關(guān)；

電池控制模塊：檢測電池電壓是否正常；控制探測線通電；

無線傳輸模塊：將主控制芯片獲得的測量數(shù)據(jù)傳送至外部設(shè)備。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冰層厚度自動檢測裝置，其特征在于：所述鐵環(huán)由中空不銹鐵制成，鐵環(huán)的高度與電磁鐵的高度相同，其內(nèi)徑比合金導(dǎo)管外徑大2mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冰層厚度自動檢測裝置，其特征在于：所述合金導(dǎo)管為鎳鐵透磁合金管。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冰層厚度自動檢測裝置，其特征在于：所述鐵環(huán)上表面為曲面。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冰層厚度自動檢測裝置，其特征在于：所述直流電機、探測線、編碼器、主控制芯片均連接電源，所述電源包括蓄電池，蓄電池連接太陽能板。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冰層厚度自動檢測裝置，其特征在于：在所述透波密封罩內(nèi)部設(shè)置有加溫電路，所述加溫電路連接至電源。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冰層厚度自動檢測裝置，其特征在于：所述水位計為超聲波水位計、激光水位計、雷達水位計中的一種。

8.根據(jù)要求1～7任一種冰層厚度自動檢測裝置的冰層厚度自動檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)微控制器的復(fù)位行程開關(guān)檢測模塊檢測電磁鐵是否脫離復(fù)位行程開關(guān)，如果電磁鐵與復(fù)位行程開關(guān)貼合，則進入步驟2)；

2)微控制器的電池控制模塊控制電源給探測線供電，從而使電磁鐵接通電源產(chǎn)生吸力，透過合金導(dǎo)管吸引鐵環(huán)；

3)微控制器的電機驅(qū)動模塊控制直流電機正轉(zhuǎn)，直流電機通過探測線向上提起電磁鐵8，同時提升電磁鐵吸附的鐵環(huán)9，在提升過程中編碼器完整記錄直流電機主軸的轉(zhuǎn)動角度；

4)當(dāng)鐵環(huán)9接觸到冰層下表面時，微控制器的電機電流檢測模塊檢測到電機電流發(fā)生突跳；

5)當(dāng)電機電流發(fā)生突跳時，電機轉(zhuǎn)角檢測模塊此時記錄編碼器主軸轉(zhuǎn)動總角度，通過總角度計算電磁鐵行程，得到第二行程H2；

6)當(dāng)電機電流發(fā)生突跳時，電機驅(qū)動模塊控制直流電機反轉(zhuǎn)，放下電磁鐵8及鐵環(huán)9；

7)當(dāng)電磁鐵8接觸到行程復(fù)位開關(guān)15時，電池控制模塊控制斷開探測線和電磁鐵電源供電，使鐵環(huán)9平穩(wěn)放置于固定托盤10上，同時電磁鐵8與行程復(fù)位開關(guān)15緊密貼合恢復(fù)初始位置，即合金導(dǎo)管11的底部；

8)此時微控制器的水位計驅(qū)動及控制模塊控制水位計3測量探頭到冰層上表面13的第一距離H1；

9)計算冰層厚度H0：H0＝H3-H1-H2，其中，H3為設(shè)計距離。