一種基于光學(xué)比重傳感器的泥沙高程測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于光學(xué)比重傳感器的泥沙高程測量裝置，包括可伸縮標(biāo)度桿，可伸縮標(biāo)度桿一端與三棱鏡的第一側(cè)面連接，三棱鏡的第一側(cè)面上設(shè)置有激光二極管和光敏三極管，激光二極管與驅(qū)動模塊連接，光敏三極管與放大器連接，放大器與電壓檢測器連接，激光二極管的出射光依次經(jīng)過三棱鏡的第二側(cè)面、第三側(cè)面的反射后由光敏三極管接收。本實(shí)用新型可以避免泥沙層上的懸浮層對測量結(jié)果的影響，提高測量精度；可以估計出懸浮層的厚度以及泥沙層的高程，便于進(jìn)行水體的泥沙清理。
【專利說明】
一種基于光學(xué)比重傳感器的泥沙高程測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及光電測量領(lǐng)域，具體涉及一種基于光學(xué)比重傳感器的泥沙高程測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，泥沙的高程通常采用傳統(tǒng)的人工標(biāo)桿測量方法和超聲波的反射原理進(jìn)行估計。但是采用人工測量方法無法準(zhǔn)確的將標(biāo)桿放置在泥沙層頂面，且受水深影響比較大，故實(shí)際工程中并不采用此種方法進(jìn)行測量。而工程上的超聲波測量裝置是通過直接向水中發(fā)射超聲波，并由儀器接收到的反射波時間來推算泥沙的高程的，采用此種方法無法排除泥沙層上的懸浮層對超聲波測距的影響，同時也無法反映比重隨水位深度的變化。
[0003]采用基于光學(xué)比重傳感器的泥沙高程測量裝置可以克服泥沙層上的懸浮層對測量結(jié)果的影響，還可以反映比重隨懸浮層的分布，具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便的優(yōu)點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種基于光學(xué)比重傳感器的泥沙高程測量裝置。
[0005]本實(shí)用新型的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]—種基于光學(xué)比重傳感器的泥沙高程測量裝置，包括可伸縮標(biāo)度桿，可伸縮標(biāo)度桿一端與三棱鏡的第一側(cè)面連接，三棱鏡的第一側(cè)面上設(shè)置有激光二極管和光敏三極管，激光二極管與驅(qū)動模塊連接，光敏三極管與放大器連接，放大器與電壓檢測器連接，激光二極管的出射光依次經(jīng)過三棱鏡的第二側(cè)面、第三側(cè)面的反射后由光敏三極管接收。
[0007]如上所述的三棱鏡的第一側(cè)面上罩設(shè)有密封內(nèi)罩，激光二極管、光敏三極管、驅(qū)動模塊和放大器設(shè)置在密封內(nèi)罩內(nèi)。
[0008]如上所述的驅(qū)動模塊與電源線一端連接，電源線另一端穿過可伸縮標(biāo)度桿與電源連接，放大器與信號線一端連接，信號線另一端穿過可伸縮標(biāo)度桿與電壓檢測器連接。
[0009]在三棱鏡的第一側(cè)面設(shè)置激光二極管和光敏三極管。激光二極管發(fā)出的出射光會在棱鏡的第二側(cè)面和第三側(cè)面發(fā)生折射和反射，使部分出射光反射至光敏三極管上。光敏三極管接受光照之后會產(chǎn)生光電流，并由放大器轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的電壓信號。將三棱鏡放入水中，泥沙層上的懸浮層會導(dǎo)致環(huán)境比重發(fā)生變化，從而使得折射率發(fā)生變化，光敏三極管產(chǎn)生的光電流也會隨之而變，因此，電壓檢測器將檢測到變化的輸出電壓。當(dāng)三棱鏡接觸到泥沙層后，環(huán)境比重不變，電壓檢測器顯示的電壓也趨于穩(wěn)定值，此時便可通過可伸縮標(biāo)度桿上的刻度讀出水面到泥沙層的距離，從而估算懸浮層的厚度，實(shí)時的反映比重隨懸浮層的分布規(guī)律，推算出泥沙層的高程。
[0010]本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果:
[0011]1.結(jié)構(gòu)簡單，使用方便；
[0012]2.可以避免泥沙層上的懸浮層對測量結(jié)果的影響，提高測量精度；
[0013]3.可以實(shí)時的反映比重隨懸浮層的分布規(guī)律，結(jié)果清晰，明確；
[0014]4.對于水體影響較小，不產(chǎn)生環(huán)境污染；
[0015]5.可以估計出懸浮層的厚度，并且測量泥沙層的深度，便于進(jìn)行水體的泥沙清理。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0017]圖2為三棱鏡中的光路圖；
[0018]圖中:1-激光二極管；2-光敏三極管；3-三棱鏡;4-放大器;5-可伸縮標(biāo)度桿;6_密封內(nèi)罩;7-電壓檢測器;8-導(dǎo)線;9-重物;I O-水體頂面;11 -懸浮層;12-泥沙層。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0020]—種基于光學(xué)比重傳感器的泥沙高程測量裝置，包括可伸縮標(biāo)度桿5，可伸縮標(biāo)度桿5—端與三棱鏡3的第一側(cè)面連接，三棱鏡3的第一側(cè)面上設(shè)置有激光二極管I和光敏三極管2，激光二極管I與驅(qū)動模塊連接，光敏三極管2與放大器4連接，放大器4與電壓檢測器7連接，激光二極管I的出射光依次經(jīng)過三棱鏡3的第二側(cè)面、第三側(cè)面的反射后由光敏三極管2接收。
[0021]三棱鏡3的第一側(cè)面上罩設(shè)有密封內(nèi)罩6，激光二極管1、光敏三極管2、驅(qū)動模塊和放大器4設(shè)置在密封內(nèi)罩6內(nèi)。
[0022]驅(qū)動模塊與電源線一端連接，電源線另一端穿過可伸縮標(biāo)度桿5與電源連接，放大器4與信號線一端連接，信號線另一端穿過可伸縮標(biāo)度桿5與電壓檢測器7連接。
[0023]三棱鏡3的兩個端面設(shè)置有重物9，以便于克服浮力對三棱鏡3的影響。密封內(nèi)罩6與三棱鏡3的第一側(cè)面的連接處涂有凡士林，密封內(nèi)罩6與可伸縮標(biāo)度桿5的連接處涂有凡士林。
[0024]在使用中，將三棱鏡3放入水中并通電，發(fā)光二極管I發(fā)出的出射光會在棱鏡3的第二側(cè)面和第三側(cè)面的內(nèi)表面產(chǎn)生折射和反射的現(xiàn)象，部分出射光依次經(jīng)第二側(cè)面和第三側(cè)面反射后由光敏三極管2接收，并在光敏三極管2中產(chǎn)生光電流，微弱的光電流經(jīng)過放大器4轉(zhuǎn)變?yōu)槟芊从橙忡R3的第二側(cè)面和第三側(cè)面外部流體比重的輸出電壓，由電壓檢測器7顯示輸出電壓。進(jìn)一步的把三棱鏡3插入水中，隨著可伸縮標(biāo)度桿5不斷的伸長，懸浮層中的懸浮物會導(dǎo)致三棱鏡3的第二側(cè)面和第三側(cè)面外部流體比重發(fā)生變化，從而使得折射率和反射率發(fā)生變化，此時光敏三極管2接受到的光電流也將隨之改變，電壓檢測器7會測得變化的輸出電壓。三棱鏡3進(jìn)入泥沙層后，三棱鏡3的第二側(cè)面和第三側(cè)面外部流體比重不變，電壓檢測器8顯示的電壓也趨于穩(wěn)定值，此時便可通過可伸縮標(biāo)度桿5上的刻度讀出水面到泥沙層的距離，從而推算出泥沙層的高程。本實(shí)用新型采用可伸縮標(biāo)度桿5測量，可以方便地將三棱鏡3移動到所要檢測的水位;同時采用激光二極管I和光敏三極管2，能夠以光電流的變化來反映比重的變化；同時采用放大器，將比重轉(zhuǎn)化為對應(yīng)電壓檢測器上的輸出電壓，易于觀察；同時當(dāng)輸出電壓不發(fā)生變化時，即可通過可伸縮標(biāo)度桿5的讀數(shù)推算出泥沙層高程。
[0025]作為一種優(yōu)選方案，可通過太陽能面板作為電源為激光二極管I提供能量，節(jié)省資源與物力。
[0026]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于光學(xué)比重傳感器的泥沙高程測量裝置，包括可伸縮標(biāo)度桿(5)，其特征在于，可伸縮標(biāo)度桿(5)—端與三棱鏡(3)的第一側(cè)面連接，三棱鏡(3)的第一側(cè)面上設(shè)置有激光二極管(I)和光敏三極管(2)，激光二極管(I)與驅(qū)動模塊連接，光敏三極管(2)與放大器(4 )連接，放大器(4 )與電壓檢測器(7 )連接，激光二極管(I)的出射光依次經(jīng)過三棱鏡(3 )的第二側(cè)面、第三側(cè)面的反射后由光敏三極管(2)接收。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光學(xué)比重傳感器的泥沙高程測量裝置，其特征在于，所述的三棱鏡(3)的第一側(cè)面上罩設(shè)有密封內(nèi)罩(6)，激光二極管(I)、光敏三極管(2)、驅(qū)動模塊和放大器(4)設(shè)置在密封內(nèi)罩(6)內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于光學(xué)比重傳感器的泥沙高程測量裝置，其特征在于，所述的驅(qū)動模塊與電源線一端連接，電源線另一端穿過可伸縮標(biāo)度桿(5)與電源連接，放大器(4)與信號線一端連接，信號線另一端穿過可伸縮標(biāo)度桿(5)與電壓檢測器(7)連接。
【文檔編號】G01C5/00GK205593514SQ201620310414
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】沈勃, 年夫喜, 陳杰君, 邱勇, 楊安琪
【申請人】武漢大學(xué), 湖北省水利水電規(guī)劃勘測設(shè)計院