一種具有側(cè)向補(bǔ)償?shù)募す鉄o線測沙儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種含沙量測量方法及測量儀器，特別適用于河工模型試驗(yàn)和現(xiàn) 場的測量儀器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在大型河工模型試驗(yàn)中，測量水中的沙含量是必不可少的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，目前國內(nèi)市 場上現(xiàn)有的很多測沙儀器都是通過測量光束的透射光強(qiáng)來判斷水中的沙含量。因?yàn)樵跍y水 中沙含量的實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)一束光經(jīng)過水樣品后，只有一部分光是能投射到180度的光纖 上的，其余損失的部分有一部分是被水中的沙等吸收了，還有一部分則是被沙散射了，所以 通過原先的技術(shù)測出來的含沙量結(jié)果精度不會(huì)很高，無法滿足實(shí)驗(yàn)的要求。現(xiàn)有的測沙儀 器主要有以下幾點(diǎn)原因無法滿足在大型河工模型試驗(yàn)中的測試要求：
[0003] (1)在沙的含量較低的水中，由于透射光強(qiáng)度相比較于入射光強(qiáng)度的變化太小，所 以就無法測出比較精確的結(jié)果。
[0004] (2)在沙的含量較高的水中，由于沙本身對(duì)光線會(huì)有一定的吸收，所以測出的沙含 量結(jié)果不準(zhǔn)確。
[0005] (3)光束直接透過沙打到透射檢測器上，由于光束在檢測器上產(chǎn)生的溫度及電子 元器件的漂移，造成信號(hào)的微小變化，會(huì)影響檢測器的測量精度，因此這也會(huì)影響到水中沙 含量的測量結(jié)果。
[0006] (4)少量的泥沙微粒黏附在光透射或散射壁面上，造成有效的透射光和散射光強(qiáng) 度減小，影響水中含沙量檢測的結(jié)果。
[0007] 因?yàn)槟壳皣鴥?nèi)市場上的測沙儀器采用的直接測量透射光強(qiáng)的方法無法完全滿足 大型河工模型的試驗(yàn)，所以本實(shí)用新型提出在此方法的基礎(chǔ)上增加90度方向散射光強(qiáng)的 測量方法，將90度方向上的散射光強(qiáng)與透射光強(qiáng)比較計(jì)算出測量出水中的沙含量，大大的 提高了測出結(jié)果的測量范圍和測量準(zhǔn)確度。又因?yàn)楣鈴?qiáng)檢測器會(huì)因?yàn)楣馐l(fā)熱導(dǎo)致檢測器 的靈敏度降低而影響到測量結(jié)果，所以本實(shí)用新型提出采用光纖代替檢測器測量90度散 射與透射光強(qiáng)，以提高光強(qiáng)的測量精度，最終提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測量精度。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008] 本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種測量精度高的具有側(cè)向補(bǔ)償 的激光無線測沙儀。
[0009] 實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是：一種具有側(cè)向補(bǔ)償?shù)募す鉄o線測沙儀，包括 光源和光纖傳感器，所述光纖傳感器由光導(dǎo)纖維和光傳感元件組成，所述光導(dǎo)纖維包括第 一光導(dǎo)纖維和第二光導(dǎo)纖維，所述第一光導(dǎo)纖維的延伸方向與照射光線方向一致，所述第 二光導(dǎo)纖維的延伸方向與照射光線方向成90度角。
[0010] 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述光傳感元件為光電二極管，包括第一、第二和 第三光電二極管，第一光電二極管用于接收第一光導(dǎo)纖維的信號(hào)，第二光電二極管用于接 收第一光導(dǎo)纖維的信號(hào)，第三光電二極管用于接收來自光源的分光信號(hào)。
[0011] 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述光源包括LED燈和設(shè)置在LED燈前方的透鏡， LED燈光線經(jīng)透鏡折射為平行光線。采用LED燈冷光源，發(fā)光效率高，穩(wěn)定性好，長時(shí)間照 射，溫升小，溫度特性好。
[0012] 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述具有側(cè)向補(bǔ)償?shù)募す鉄o線測沙儀還包括數(shù)據(jù) 采集與處理單元和計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)分析裝置；所述數(shù)據(jù)采集與處理單元用于采集所述光 傳感元件輸出的模擬信號(hào)，將模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和調(diào)制放大，并通過無線網(wǎng)絡(luò)模塊傳 輸至所述計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)分析裝置；所述計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)分析裝置，用于通過無線網(wǎng) 絡(luò)控制數(shù)據(jù)采集電路進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示含沙量。
[0013] 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述LED燈還和受控于所述計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)分 析裝置的功率控制電路連接，形成可調(diào)LED燈。
[0014] 本實(shí)用新型提出的增加90度方向散射光強(qiáng)的光纖，測沙儀器中的LED光源通過透 鏡后形成平行光束，平行光束在傳輸過程中經(jīng)過被測物（即水中沙石）的吸收、反射和散射 后，有一部分透射光線能照射到180°方向的光纖上，有一部分散射光照射到90°方向的 光纖上。在90°和180°方向的光纖上接收到的光束強(qiáng)度與被測水中的沙含量有一定的關(guān) 系，因此通過測量透射光和散射光的光強(qiáng)就可以計(jì)算出水中的沙含量。
[0015] 經(jīng)大型河工模型的試驗(yàn)，對(duì)兩大組實(shí)驗(yàn)中的各小組測量的數(shù)據(jù)比較分析，可發(fā)現(xiàn) 單一的測量透射光強(qiáng)的檢測器測沙儀器的測量結(jié)果會(huì)受到沙的尺寸和光束溫度的影響，但 按照本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)，增加了 90度方向散射光強(qiáng)的測量的具有側(cè)向補(bǔ)償?shù)募す鉄o線測 沙儀器，不管是沙的尺寸大小的變化，還是工作時(shí)間的長短變化，都能得到很精確的結(jié)果， 相比較于單一的透射光強(qiáng)的檢測器測沙儀器更適合在大型河工模型這樣的環(huán)境下長期工 作。所以提出增加測量90度散射光強(qiáng)且將檢測器換成光纖的方法是可取的，有很大的實(shí)用 價(jià)值，也是對(duì)測沙儀器性能的一個(gè)很大的提升。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)框圖；
[0017] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的測沙傳感器結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例做進(jìn)一步說明。
[0019] 實(shí)施例1
[0020] 如圖1所示，一種具有側(cè)向補(bǔ)償?shù)募す鉄o線測沙儀100,由光纖傳感器1、數(shù)據(jù)采集 于處理單元7和計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)分析裝置9組成。
[0021] 如圖2所示，光纖傳感器10由光源、光導(dǎo)纖維和光傳感元件組成，光導(dǎo)纖維5包括 第一光導(dǎo)纖維5a和第二光導(dǎo)纖維5b，第一光導(dǎo)纖維5a的延伸方向與光源光線6方向一致， 第二光導(dǎo)纖維5b與光源光線6方向成90度。光源2包括LED燈和設(shè)置在LED燈前方的透 鏡，LED燈發(fā)射出的光線經(jīng)透鏡折射為平行的光源光線6。
[0022] 如圖1所示，具有側(cè)向補(bǔ)償?shù)募す鉄o線測沙儀100還包括數(shù)據(jù)采集與處理單元7 和計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)分析