CN101943652A

CN101943652A - 一种智能污泥探测仪

Info

Publication number: CN101943652A
Application number: CN 201010259585
Authority: CN
Inventors: 潘炜; 吴东彪; 曹光暄; 徐文华; 杨立华; 李光
Original assignee: Anhui Geotechnial Nvesttgahon & Architectural Design Institute
Current assignee: Anhui Urban Construction Design Research Institute Limited by Share Ltd
Priority date: 2010-08-16
Filing date: 2010-08-16
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2030-08-16
Also published as: CN101943652B

Abstract

本发明公开了一种智能污泥探测仪，包括有筒形的壳体，壳体的下端伸出有两个安装座，两个安装座内分别设有相对应的硅光电池板、红外光源构成污泥密度探测器；壳体的下端分别开有水深检测孔、污泥强度检测孔，水深检测孔中装有水深压力传感器，污泥强度检测孔中装有污泥强度压力传感器，污泥强度检测孔外固定安装有压缩缸，压缩缸内的杆状活塞的下端连接有探测板，污泥密度探测器、水深压力传感器、污泥强度压力传感器分别电连接到内嵌A/D单片机的输入端。本发明利用光电传感器探测污泥密度、利用压力传感器探测水深和污泥强度的综合污泥探测装置，同时能探测水下污泥强度，三个探测器集成在一体，并以标准数字信号输出，可与计算机通讯。

Description

一种智能污泥探测仪

技术领域

本发明涉及污泥的水深、密度、强度探测技术领域，具体属于一种能区分污泥分布，同时能探测水下污泥强度的智能污泥探测仪。

背景技术

关于污泥深度或水与污泥界面检测目前主要方法如下：1、钻孔取样法，只能凭肉眼或经验来估算出不同污泥层的厚度，人为的增加了测量的误差，它工作量大，而且效率低；2、静力触探法只能检测有一定强度的污泥，同时无法测定很稀的污泥密度；3、放射线探测法能测定污泥的密度，精度也较高，但仪器庞大且昂贵，同时有潜在放射性危害；4、单频超声波测量法只能水深且精度差异大，而多普勒双频超声波测量法，只能测定水底和某一硬底层间的厚度，误差也很大；5、光电法测量原理可以测量污泥密度，但不能测量密度很大的污泥。目前还没有一种能同时探测污泥深度、密度和强度的综合探测仪器。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能污泥探测仪，利用光电传感器探测污泥密度、利用压力传感器探测水深和污泥强度的综合污泥探测装置，是能区分污泥分布，同时能探测水下污泥强度和水深，三个探测器集成在一体，并以标准数字信号输出，可与计算机通讯。

本发明采用的技术方案如下：

一种智能污泥探测仪，包括有筒形的壳体，所述壳体的上端安装有顶盖，壳体内腔中设有带有内嵌A/D单片机的主控板，壳体的下端伸出有两个安装座，两个安装座内分别设有相对应的硅光电池板、红外光源构成污泥密度探测器；壳体的下端分别开有水深检测孔、污泥强度检测孔，水深检测孔中装有水深压力传感器，水深压力传感器外罩有防护罩，污泥强度检测孔中装有污泥强度压力传感器，污泥强度检测孔外固定安装有压缩缸，压缩缸内的杆状活塞的下端连接有探测板，污泥密度探测器、水深压力传感器、污泥强度压力传感器分别连接到内嵌A/D单片机的输入端。

所述的带有内嵌A/D单片机的主控板通过壳体内腔中的限位柱固定限位。

所述的顶盖中穿过有信号输出电缆，信号输出电缆连接到内嵌A/D单片机的输出端。

所述的污泥强度压力传感器、水深压力传感器分别经多路开关、信号调理电路连接到内嵌A/D单片机的输入端。

本发明污泥密度探测器的红外发光源发射红外光，穿过不同密度污泥层后在硅光电池板上，硅光电池板即为光接收装置，产生一定大小的电压信号，污泥的密度与硅光电池板端的电压成反比，但在送至A/D前，硅光电池板的电压信号进行了反向和放大；为了更精确测定污泥密度，可以在试验室对不同密度污泥测定的电压信号进行校核，并保存校核数据，以便查表应用；水深探测器由水深压力传感器9和防护罩10组成，其检测原理是利用水深压力传感器测量，其输出电信号的幅值与深度成线性性关系，水深探测器的工作过程是当压力传感器在水下H感应到的压力应为P＝H*γ，相应的信号为V，通过标定得到关系式：V＝a+b*H，由此通过信号V，可以得到水深H；污泥强度探测器由压力传感器、压缩缸、杆状活塞和探测板组成，其检测原理是当探测器的探测板接触到一定强度的污泥时，通过杆状活塞推动使压力传感器输出相应信号，探测板由于受到反力从而推动杆状活塞，使压力传感器输出信号，输出信号与强度的关系为V＝a+b*q。这三部分信号由内嵌A/D单片机进行采集和处理，然后通过信号输出电缆以数字信号形式输出。

与已有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明相对钻孔取样法大大降低了误差，减少了工作量，提高了效率；

2、相对静力触探法和多普勒双频超声波测量法，不仅提高了精度，同时还可以测量出污泥层的密度，便于查明浮泥和流泥的分布；

3、相对放射线探测法，本发明对人体无任何危害，适合工作人员在工程测量中使用；

4、相对于光电法，在测量污泥浓度的同时，还可以测量不同密度污泥所在的深度和河床底部深度，即探明整个污泥层的厚度；

5、本发明的污泥探测仪由于采用透明的总线数据输出格式，便于污泥探测的自动化，结合其他清污设备可以开展精准清污工作；

6、本发明减少体积的同时，降低了成本，能够测定不同泥层的污泥密度和深度，以及整个污泥层的厚度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的侧视图。

图3为本发明的污泥密度探测器原理图。

图4为本发明的水深探测器原理图。

图5为本发明的污泥强度探测器原理图。

图6为本发明的检测流程框图。

具体实施方式

参见图1、图2，一种智能污泥探测仪，包括有筒形的壳体1，壳体1内腔中设有带有内嵌A/D单片机2的主控板20，主控板20包括有多路开关13、信号调理电路14、内嵌A/D单片机2，壳体1的上端安装有顶盖3，壳体的下端伸出有两个安装座4，两个安装座内分别设有相对应的硅光电池板5、红外光源6构成污泥密度探测器21；壳体的下端分别开有水深检测孔8、污泥强度检测孔9，水深检测孔8中装有水深压力传感器10，水深压力传感器外罩有防护罩11，污泥强度检测孔9中装有污泥强度压力传感器12，污泥强度检测孔外固定安装有压缩缸13，压缩缸内的杆状活塞14的下端连接有探测板7，带有内嵌A/D单片机2的主控板20通过壳体内腔中的限位柱15固定限位；污泥强度压力传感器12、水深压力传感器10分别经多路开关13、信号调理电路14连接到内嵌A/D单片机2的输入端，顶盖中穿过有信号输出电缆13，信号输出电缆连接到内嵌A/D单片机的输出端，最后以数字信号经485总线输出，可以通过PC机接受和处理实时数据。

参见图3，污泥密度的探测器是由红外光源6发射光，经污泥16吸收一部分后，到达硅光电池板5，即光接收装置，产生一定大小的电压信号，污泥的密度与光电池端的电压成反比，但在送至A/D前，光电池的电压信号进行了反向和放大；为了更精确测定污泥密度，可以在试验室对不同密度污泥测定的电压信号进行校核，并保存校核数据，以便查表应用。

参见图4，水深探测器的水深探测器的工作过程，当水深压力传感器10在水下H感应到的压力应为P＝H*γ，相应的信号为V，通过标定得到关系式：V＝a+b*H，由此通过信号V，可以得到水深H。

参见图5，污泥强度探测器的探测板7接触到污泥时，探测板由于受到反力从而推动杆状活塞14，使污泥强度压力传感器12输出信号，输出信号与强度的关系为V＝a+b*q。

参见图6，污泥密度探测器21输出的污泥密度信号、水深压力传感器10输出的水深信号和污泥强度压力传感器12输出的强度信号，均由内嵌A/D单片机2控制和采集，由于水深信号和强度信号都采用同样的信号调理电路14，通过内嵌A/D单片机控制多路开关13选取相应通道，可以节约成本，三种信号最终以数字信号经RS-485总线输出，分别经过UART转RS-485、RS-485转USB17、18，再输出PC机19，可以通过PC机19接受和处理实时数据。

Claims

1.一种智能污泥探测仪，包括有筒形的壳体，其特征在于：所述壳体的上端安装有顶盖，壳体内腔中设有带有内嵌A/D单片机的主控板，壳体的下端伸出有两个安装座，两个安装座内分别设有相对应的硅光电池板、红外光源构成污泥密度探测器；壳体的下端分别开有水深检测孔、污泥强度检测孔，水深检测孔中装有水深压力传感器，水深压力传感器外罩有防护罩，污泥强度检测孔中装有污泥强度压力传感器，污泥强度检测孔外固定安装有压缩缸，压缩缸内的杆状活塞的下端连接有探测板，污泥密度探测器、水深压力传感器、污泥强度压力传感器分别连接到内嵌A/D单片机的输入端。

2.根据权利要求1所述的智能污泥探测仪，其特征在于：所述的带有内嵌A/D单片机的主控板通过壳体内腔中的限位柱固定限位。

3.根据权利要求1所述的智能污泥探测仪，其特征在于：所述的顶盖中穿过有信号输出电缆，信号输出电缆连接到内嵌A/D单片机的输出端。

4.根据权利要求1所述的智能污泥探测仪，其特征在于：所述的污泥强度压力传感器、水深压力传感器分别经多路开关、信号调理电路连接到内嵌A/D单片机的输入端。