[發(fā)明專利]一種水位凍結(jié)監(jiān)測傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010428272.7
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111442804A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伍毅敏;許鵬;嚴(yán)曉東;王輝;張濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué);中國國家鐵路集團有限公司;中國鐵路哈爾濱局集團有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

本發(fā)明公開了一種水位凍結(jié)監(jiān)測傳感器，包括監(jiān)測探頭、控制芯片、信號放大模塊和電池；所述監(jiān)測探頭的內(nèi)部為空腔，且空腔的底部為敞口；所述空腔內(nèi)表面沿豎直方向設(shè)置有若干對發(fā)光二極管和光敏二極管，且每對的發(fā)光二極管和光敏二極管位于同一高度且相對設(shè)置；所述控制芯片通過若干個數(shù)據(jù)端子分別與每個發(fā)光二極管連接，用于控制依次發(fā)光；所述信號放大模塊包括若干個信號放大器，用于對相應(yīng)的光敏二極管的電流信號進行放大處理，并發(fā)送給控制芯片；所述控制芯片與每個信號放大器連接，用于根據(jù)得到的電流放大信號判斷每對發(fā)光二極管與光敏二極管之間的介質(zhì)類型，進而計算水位高度以及冰層厚度。本發(fā)明水位凍結(jié)監(jiān)測傳感器的精度高、反應(yīng)快。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，具體是指一種水位凍結(jié)監(jiān)測傳感器。

背景技術(shù)

目前，寒區(qū)隧道常常因為中心排水溝洞口段凍結(jié)導(dǎo)致排水系統(tǒng)失效，隧道襯砌背后空洞積水凍脹損害襯砌結(jié)構(gòu)，中心水排水不暢凍結(jié)、襯砌背后空洞積水凍脹嚴(yán)重威脅隧道運營安全。因此，如何方便有效的監(jiān)測隧道中心排水溝水位及襯砌背后空洞內(nèi)水位和凍結(jié)情況，是目前急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種水位凍結(jié)監(jiān)測傳感器，可以獲得待檢測部位的水位高度、水體是否凍結(jié)的信息，其精度高、反應(yīng)快。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種水位凍結(jié)監(jiān)測傳感器，包括：監(jiān)測探頭、控制芯片、信號放大模塊和電池；

所述監(jiān)測探頭的內(nèi)部為空腔，且空腔的底部為敞口；

所述空腔內(nèi)表面沿豎直方向設(shè)置有若干對發(fā)光二極管和光敏二極管，且每對的發(fā)光二極管和光敏二極管位于同一高度且相對設(shè)置；

所述控制芯片通過若干個數(shù)據(jù)端子分別與每個發(fā)光二極管連接，用于控制所有發(fā)光二極管依次發(fā)光；

所述信號放大模塊包括若干個信號放大器，信號放大器的數(shù)量與光敏二極管數(shù)量相同；每個信號放大器均與對應(yīng)的一個光敏二極管連接，用于對光敏二極管的電流信號進行放大處理，并發(fā)送給控制芯片；

所述控制芯片通過若干個數(shù)據(jù)端子分別與每個信號放大器連接，用于根據(jù)得到的電流放大信號判斷每對發(fā)光二極管與光敏二極管之間的介質(zhì)類型，進而計算水位高度以及冰層厚度；

所述電池為監(jiān)測探頭、控制芯片以及信號放大模塊提供電源。

在更優(yōu)的技術(shù)方案中，所述水位凍結(jié)監(jiān)測傳感器還包括無線傳輸模塊，所述控制芯片和電池均與無線傳輸模塊連接；所述無線傳輸模塊用于將控制芯片得到的水位高度以及冰層厚度發(fā)送至云端，以及從云端接收初始位置設(shè)置。

在更優(yōu)的技術(shù)方案中，所述電池為鋰電池。

在更優(yōu)的技術(shù)方案中，每對發(fā)光二極管與光敏二極管之間的距離相同，取值范圍為2～3cm。

有益效果

本發(fā)明在監(jiān)測探頭內(nèi)部空腔表面沿豎直方向設(shè)置若干對發(fā)光二極管和光敏二極管，然后根據(jù)光敏二極管的電流值判斷每對發(fā)光二極管與光敏二極管之間的介質(zhì)類型，進而根據(jù)控制芯片內(nèi)置的每對發(fā)光二極管與光敏二極管的高度，計算得到寒區(qū)隧道的中心排水溝洞口段的水位高度和冰層厚度。本發(fā)明這種利用水、冰、空氣對光的反射率不同，使得光敏二極管的電流不同的原理獲取水位高度和冰層厚度的水位凍結(jié)監(jiān)測傳感器，其精度高、反應(yīng)快，為隧道維護提供指導(dǎo)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例所述的水位凍結(jié)監(jiān)測傳感器；

其中，1-監(jiān)測探頭、2-信號放大模塊、3-控制芯片、4-電池、5-無線傳輸模塊，6-發(fā)光二極管，7-光敏二極管。

具體實施方式