CN101963580A - 湖泊水质透明度检测用传感装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种湖泊水质透明度检测用传感装置及检测方法，其特征在于设置由立架和顶部横梁构成的“门”型机架，立架上分别设置有导电率传感装置、温度传感器、激光透明度传感装置和水面透明度传感装置。本发明可以在全天候的情况下，从湖面至湖底的不同水深进行透明度、温度、导电率，以及取水做pH值、总氮、总磷等多种指标的检测，其精度高、分辨率好、功能多、体积小、造价低、操作简便、可实时显示数据。
Description
技术领域
本发明涉及检测湖泊富营养物指标的方法与设备，具体的说是检测湖泊水质透明度方法与传感器。
背景技术
目前，通常用塞氏盘法检测湖泊水质的透明度。这一方法需在光线合适的情况下，拿一个直径25厘米白色圆盘，沉到湖中，注视着它，直至看不见为止，即采用圆盘下沉深度来判别湖水的透明度。这种塞氏盘检测湖泊水质透明度方法，存在着受自然光线影响、人工目测判别随意性、只能对湖水表层水检测、且检测水质透明度一种指标、自动化程度低和无法与计算机联机处理数据等问题。
发明内容
本发明的目的是提供湖泊水质透明度检测用传感装置及检测方法，以使得对于湖泊水质透明度的检测能够全天候、统一标准，并且从湖面至湖底的不同水深自动检测湖水透明度、水温和导电率等多种指标，以及能与计算机联机处理数据。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明湖泊水质透明度检测用传感器的结构特点是：
设置由左侧立架、右侧立架及顶部横梁构成的“门”型机架，左侧立架、右侧立架的底端固定在底座上；横梁上分别设置有电缆固定头、吊环和取水管插座；左侧立架的内侧自上而下依次有导电率传感装置的正电极器、温度传感器、激光透明度传感装置的激光发射器；右侧立架的内侧自上而下依次设置有导电率传感装置的负电极器、水面透明度传感装置、激光透明度传感装置的激光接收器；
所述激光发射器和激光接收器相向设置、中轴线处在同一水平线上。
所述导电率传感装置的正电极器的正电极头与负电极器的负电极头的中轴线处在同一水平线上。
本发明湖泊水质透明度传感装置的结构特点也在于：
所述导电率传感装置的正电极器的正电极头与负电极器的负电极头相距30cm；所述透明度传感装置的激光发射器和激光接收器相距30cm，所述透明度传感装置的激光发射器位于距底座的顶面1/3左侧立架高度的位置上。
所述水面透明度传感装置、正电极器、负电极器、温度传感器、激光发射器、激光接收器各器件具有相同的机壳结构，所述机壳结构设置为由机帽和机身构成；所述机帽的顶面中心有圆形通孔；机身为圆筒形状，机身外周设置有六角台肩，位于六角台肩两侧的机身外周为用于连接的外螺纹结构；机身的前段与机帽螺纹连接，机身的后段用于和左侧立架或右侧立架螺纹连接，在机身后段的台肩侧面放置有止水橡胶圈，机身的后段端面上有引出导线。
所述导电率传感装置的正电极器的正电极头与负电极器的负电极头在机身内由绝缘板支撑，电路板设置在负电极器的机身内侧壁上。
所述温度传感器的机帽通孔内镶有导热片，设置温度传感器的热敏元件贴覆于导热片，热敏元件的外周与机身之间充填有导热硅胶，温度传感器电路板固定在机身的内侧壁上。
所述激光发射器的机帽通孔内镶有平面玻璃透镜，设置激光发射器的激光元件贴覆于平面玻璃透镜；所述的激光接收器的机帽通孔内镶有平面玻璃透镜，设置激光接收器的光敏元件贴覆于平面玻璃透镜。
所述水面透明度传感装置的机身设置为“L”形，以使的机帽通孔朝向上方。
所述取水口插座的进水口朝下，出水口朝上，所述进水口处设有过滤网。
本发明水质透明度检测方法的特点是按如下过程进行：
a、在检测船上安装好悬臂式吊架，在吊架上固定电动葫芦，在电动葫芦的绕线盘上安置水深传感器，电动葫芦钢丝绳的前端设置挂钩，水质透明度传感器挂接在挂钩上；取水管的一端插入在水质透明度传感器的取水管插座上，另一端与水泵入水口连通；
b、在检测区域的湖面上，开启电动葫芦，将水质透明度传感器匀速下落在湖水中；按设定的检测深度档逐档进行自动检测、在设定的水深开启水泵采集水样；
c、在水质透明度传感器到达湖底时，即完成一个测量点的检测，随后将水质透明度传感器提升出水面。
本发明中湖泊水质透明度的检测基于以下工作原理：
随着湖泊水质透明度传感器沉入湖水中，水面透明度传感装置的光敏元件接受到的日光越来越弱，光敏元件的电阻值变大，输出的电压变小，直至输出的电压为零的极值，这时测出传感器至水面的距离，就得出水面透明度。
透明度传感装置，具有一对激光发射器与激光接收器，水是透明的物质，激光方向性强、单色性和相干性好。当水清澈时，透明度好，激光照射到激光接收器光敏元件上的光线强度强，光敏元件阻值变小，输出的电压变大；当水较浑时，透明度差，激光照射到激光接收器光敏元件上的光线强度弱，光敏元件阻值变大，输出的电压变小。由此得出，激光接收器光敏元件阻值或输出电压，是由照射到光敏元件上光线强度而变化，即光敏元件阻值由水质透明度变化而变化的，这样达到了水质透明度传感的目的。透明度传感装置自带恒定的光源，不需要自然光，所以能在湖水的水面或深处检测水质透明度。
温度传感器利用热敏元件受冷或热其阻值会改变的特性来传感湖水的温度。
导电率传感装置是利用水是导电体，且水质不同其阻值会改变的特性，来传感湖水的导电率。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明可以在全天候的情况下，从湖面至湖底的不同水深进行透明度、温度、导电率，以及取水做PH值、总氮、总磷等多种指标的检测，其精度高、分辨率好、功能多、体积小、造价低、操作简便、可实时显示数据。
本发明为建立检测湖泊富营养物的统一标准、方法、规程创造了有利条件。
附图说明
图1为本发明方法示意图。
图2A、图2B和图2C分别为本发明湖泊水质透明度传感器正视、侧视和俯视结构示意图。
图3A、图3B和图3C分别为本发明中导电率传感装置的正电极器正剖视、侧视结构和俯视结构示意图。
图3D和图3E分别为本发明中导电率传感装置的负电极器正剖视和侧视结构示意图。
图4A和图4B分别为本发明中温度传感器正剖视和侧视结构示意图。
图5A和图5B分别为本发明中透明度传感装置的激光发射器正剖视和侧视结构示意图。
图5C和图5D分别为本发明中透明度传感装置的激光接收器正剖视和侧视结构示意图。
图中标号：1吊架、2电动葫芦、3绕线盘、4湖水深度传感器、5钢丝绳、6挂钩、7取水管、8湖水；10湖泊水质透明度传感器、11吊环、12横梁、13a左侧立架、13b右侧立架、14底座、15电缆固定头、16水面透明度传感装置、17取水管插座；20机帽、21机身、22六角台肩、23止水橡胶圈、24引出导线；30正电极器、31负电极器、32绝缘板、33a正电极头、33b负电极头、34电路板；40温度传感器、41导热片、42热敏元件、43导热硅胶、44电路板；50激光发射器、51激光接收器、52平面玻璃透镜、53激光元件、54光敏元件、55激光电路板。
具体实施方式
参见图1，本实施例检测湖泊水质透明度的方法具体是按如下工序进行：
a、在检测船上安装好悬臂式吊架1，在吊架1上固定电动葫芦2，在电动葫芦2的绕线盘3上固定设置湖水深度传感器4，电动葫芦钢丝绳5前端设置挂钩6，水质透明度传感器10挂接在挂钩6上，取水管7的一端插入湖泊水质透明度传感器10的取水管插座17，另一端与设置在检测船上的水泵入水口连通；
b、检测船行驶到检测区域的湖面上，开启电动葫芦2，提升湖泊水质透明度传感器10离开检测船甲板，然后缓慢均速地将水质透明度传感器10下落在湖水8中，按设定的检测深度档逐档进行自动检测，在设定的水深开启水泵采集水样，实时显示出湖水透明度、温度和导电率的数据；
c、在水质透明度传感器10到达湖底时，即完成一个测量点的检测，随后将水质透明度传感器10提升出水面。
通常，可以将检测深度设置为10cm、20cm、50cm、100cm等各档位，或根据要求设定检测深度档的值。
参见图2A、图2B和图2C，本实施例中的湖泊水质透明度传感器10的结构形式为：设置由左侧立架13a、右侧立架13b及顶部横梁12构成的“门”型机架，左侧立架13a、右侧立架13b的底端固定在底座14上；横梁12上分别设置有电缆固定头15、吊环11和取水管插座17；左侧立架13a的内侧自上而下依次有导电率传感装置的正电极器30、温度传感器40、激光透明度传感装置的激光发射器50；右侧立架13b的内侧自上而下依次设置有导电率传感装置的负电极器31、水面透明度传感装置16和激光透明度传感装置的激光接收器51；
激光发射器50和激光接收器51为相向设置、中轴线处在同一水平线上；透明度传感装置的激光发射器50和激光接收器51相距30cm，透明度传感装置的激光发射器50位于距底座14的顶面1/3左侧立架13a高度的位置上。
导电率传感装置的正电极器30的正电极头33a与负电极器31的负电极头33b的中轴线处在同一水平线上，正电极器30的正电极头33a与负电极器31的负电极头33b相距为30cm；
参见图3A、图3B、图3C、图3D和图3E，本实施例中水面透明度传感装置16、正电极器30、负电极器31、温度传感器40、激光发射器50、激光接收器51各器件具有相同的机壳结构，机壳结构设置为由机帽20和机身21构成；机帽20的顶面中心有圆形通孔；机身21为圆筒形状，机身外周设置有六角台肩22，位于六角台肩22两侧的机身21外周为用于连接的外螺纹结构；机身21的前段与机帽20螺纹连接，机身21的后段用于和左侧立架13a或右侧立架13b螺纹连接，在机身后段的台肩22侧面放置有止水橡胶圈23，机身21的后段端面上有引出导线24。
导电率传感装置的正电极器30的正电极头33a与负电极器31的负电极头33b在机身内由绝缘板32支撑，电路板34设置在负电极器31的机身内侧壁上。
参见图4A和图4B，温度传感器40的机帽通孔内镶有导热片41，设置温度传感器40的热敏元件42贴覆于导热片41，热敏元件42的外周与机身之间充填有导热硅胶43，温度传感器电路板44固定在机身的内侧壁上。
参见图5A、图5B、图5C和图5D，激光发射器50的机帽通孔内镶有平面玻璃透镜52，设置激光发射器50的激光元件53贴覆于平面玻璃透镜52；激光接收器51的机帽通孔内同样镶有平面玻璃透镜52，激光接收器51的光敏元件54贴覆于平面玻璃透镜52，激光电路板55固定于机身21内壁。
本实施例中，水面透明度传感装置16的机身设置为“L”形，以使的机帽通孔朝向上方；取水口插座17的进水口朝下，出水口朝上，进水口处设有过滤网。
吊环11、横梁12、立架13、底座14、水面透明度传感装置16机壳、温度传感器40机壳、激光发射器50机壳、激光接收器51机壳、电缆固定头15机壳、取水管插座17的材质为不锈钢；正电极器30与负电极器31机壳的材质为塑料；正电极器30与负电极器31的电极头33材质为紫铜，绝缘板32材质为工程塑料；温度传感器40的导热片51材质为紫铜；横梁12、左侧立架13a、右侧立架31b均为空心管材；水面透明度传感装置16、正电极器30、负电极器31、温度传感器40、激光发射器50、激光接收器51、电缆固定头15与机架之间均需设止水；机架的横梁12、左侧立架13a、右侧立架31b及底座14的连接为焊接。
Claims (9)
1.一种湖泊水质透明度检测用传感器，其特征在于：
设置由左侧立架(13a)、右侧立架(13b)及顶部横梁(12)构成的“门”型机架，左侧立架(13a)、右侧立架(13b)的底端固定在底座(14)上；横梁(12)上分别设置有电缆固定头(15)、吊环(11)和取水管插座(17)；左侧立架(13a)的内侧自上而下依次有导电率传感装置的正电极器(30)、温度传感器(40)、激光透明度传感装置的激光发射器(50)；右侧立架(13b)的内侧自上而下依次设置有导电率传感装置的负电极器(31)、水面透明度传感装置(16)、激光透明度传感装置的激光接收器(51)；
所述激光发射器(50)和激光接收器(51)相向设置、中轴线处在同一水平线上。
所述导电率传感装置的正电极器(30)的正电极头(33a)与负电极器(31)的负电极头(33b)的中轴线处在同一水平线上。
2.根据权利要求1所述的湖泊水质透明度传感装置，其特征是：
所述导电率传感装置的正电极器(30)的正电极头(33a)与负电极器(31)的负电极头(33b)相距30cm；所述透明度传感装置的激光发射器(50)和激光接收器(51)相距30cm，所述透明度传感装置的激光发射器(50)位于距底座(14)的顶面1/3左侧立架(13a)高度的位置上。
3.根据权利要求1所述湖泊水质透明度传感装置，其特征在于：所述水面透明度传感装置(16)、正电极器(30)、负电极器(31)、温度传感器(40)、激光发射器(50)、激光接收器(51)各器件具有相同的机壳结构，所述机壳结构设置为由机帽(20)和机身(21)构成；所述机帽(20)的顶面中心有圆形通孔；机身(21)为圆筒形状，机身外周设置有六角台肩(22)，位于六角台肩(22)两侧的机身(21)外周为用于连接的外螺纹结构；机身(21)的前段与机帽(20)螺纹连接，机身(21)的后段用于和左侧立架(13a)或右侧立架(13b)螺纹连接，在机身后段的台肩(22)侧面放置有止水橡胶圈(23)，机身(21)的后段端面上有引出导线(24)。
4.根据权利要求1所述湖泊水质透明度传感装置，其特征在于：所述导电率传感装置的正电极器(30)的正电极头(33a)与负电极器(31)的负电极头(33b)在机身内由绝缘板支撑，电路板(34)设置在负电极器(31)的机身内侧壁上。
5.根据权利要求1所述湖泊水质透明度传感装置，其特征在于：所述温度传感器(40)的机帽通孔内镶有导热片(41)，设置温度传感器(40)的热敏元件(42)贴覆于导热片(41)，热敏元件(42)的外周与机身之间充填有导热硅胶(43)，温度传感器电路板(44)固定在机身的内侧壁上。
6.根据权利要求1所述湖泊水质透明度传感装置，其特征在于：所述激光发射器(50)的机帽通孔内镶有平面玻璃透镜(52)，设置激光发射器(50)的激光元件(53)贴覆于平面玻璃透镜；所述的激光接收器(51)的机帽通孔内镶有平面玻璃透镜，设置激光接收器(51)的光敏元件(54)贴覆于平面玻璃透镜。
7.根据权利要求1所述湖泊水质透明度传感装置，其特征在于：所述水面透明度传感装置(16)的机身设置为“L”形，以使的机帽通孔朝向上方，其内部设置与激光接收器(51)的相同；
8.根据权利要求1所述湖泊水质透明度传感装置，其特征在于：所述取水口插座(17)的进水口朝下，出水口朝上，所述进水口处设有过滤网。
9.使用如权利要求1所述湖泊水质透明度检测用传感器的水质透明度检测方法，其特征是按如下过程进行：
a、在检测船上安装好悬臂式吊架(1)，在吊架(1)上固定电动葫芦(2)，在电动葫芦(2)的绕线盘(3)上安置水深传感器(4)，电动葫芦钢丝绳(5)的前端设置挂钩(6)，水质透明度传感器(10)挂接在挂钩(6)上；取水管(7)的一端插入在水质透明度传感器(10)的取水管插座(17)上，另一端与水泵入水口连通；
b、在检测区域的湖面上，开启电动葫芦(2)，将水质透明度传感器(10)匀速下落在湖水中；按设定的检测深度档逐档进行自动检测、在设定的水深开启水泵采集水样；
c、在水质透明度传感器(10)到达湖底时，即完成一个测量点的检测，随后将水质透明度传感器(10)提升出水面。
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