CN105823758A - 后向散射式红外泥沙测量传感器 - Google Patents

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Abstract

后向散射式红外泥沙测量传感器，涉及传感器技术领域，特别涉及一种测量水流泥沙含量的后向散射式红外泥沙传感器。包括光电探测器（1）、红外光源（2）和用于固定二者的角度定位块（3），在所述红外光源（2）入射光束的相反方向设置有至少两个与入射光方向呈不同角度的所述光电探测器（1），用来接收待测泥沙溶液在不同后向散射角度上发出的红外光，根据泥沙溶液的散射光强度分布特征反向推算出泥沙溶液的平均粒径，进而修正泥沙浓度数学模型。可探测出泥沙颗粒散射光的空间分布。不但消除泥沙粒径变化因素对泥沙测量结果的影响，还使红外泥沙传感器具备了测量泥沙平均粒径的功能。

Description

后向散射式红外泥沙测量传感器
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种测量水流泥沙含量的后向散射式红外泥沙传感器。
背景技术
目前，利用红外线在不同浓度含沙水流中反射和散射强度不同这一原理进行含沙量测量的仪器和装置，仅考虑了泥沙浓度因素对散射光强度的影响，除此之外泥沙粒径和颜色等因素同样影响散射光强的大小。现有泥沙传感器是多个红外光源对应一个光电探测器，且多个红外光源与光电探测器呈固定的相同的角度，这样的光路结构只能探测空间内固定角度的散射光强度，无法测量泥沙颗粒散射光强的空间分布特征，不能消除泥沙粒径因素对测量结果的影响。这就是导致现有的红外测沙仪在泥沙平均粒径变化不大的场合，其测量结果可以达到很高的精度，而当泥沙平均粒径发生变化后，测量结果偏差很大的原因，需要针对变化的粒径重新标定仪器才能正常使用，严重限制了红外线测沙仪器的实用性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种测量结果稳定的后向散射式红外泥沙传感器。
本发明的技术解决方案是：后向散射式红外泥沙测量传感器，包括光电探测器、红外光源和用于固定二者的角度定位块，在相对于所述红外光源入射光束的相反方向设置有至少两个与入射光方向呈不同角度的所述光电探测器，用来接收待测泥沙溶液在不同后向散射角度上发出的红外光，根据泥沙溶液的散射光强度分布特征反向推算出泥沙溶液的平均粒径，进而修正泥沙浓度数学模型。
本发明的技术效果是：在建立泥沙浓度反演模型反演泥沙浓度的同时考虑了泥沙平均粒径因素对测量结果的影响，设置多个角度的后向散射（与入射光束相反方向的散射）光电探测器，可探测出泥沙颗粒散射光的空间分布。不但消除泥沙粒径变化因素对泥沙测量结果的影响，还使红外泥沙传感器具备了测量泥沙平均粒径的功能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，后向散射式红外泥沙测量传感器，包括光电探测器1、红外光源2和用于固定光电探测器1和红外光源2的角度定位块3，在所述红外光源2入射光束的相反方向设置有至少两个与入射光方向呈不同角度的所述光电探测器1，用来接收待测泥沙溶液在不同后向散射角度上发出的红外光，根据泥沙溶液的散射光强度分布特征反向推算出泥沙溶液的平均粒径，进而修正泥沙浓度数学模型。
所述角度定位块3设有若干定位元件角度的定位孔4，光电探测器1和红外光源2分别固定在定位孔4内。定位孔4后端形状与光电探测器1及红外光源2元件的形状相适应，使其插入后可以自动定位。
所述角度定位块3正面覆盖有透明封挡片5。透明封挡片5采用石英玻璃片。
所述角度定位块3背面固定有电路板6，所述光电探测器1和红外光源2的引角固定在电路板6上。
在相对于红外光源的多个角度设置后向散射光电探测器，红外光源和光电探测器插入到角度定位块的定位孔内，红外光源与光电探测器通过引脚焊接固定在电路板上，角度定位块、焊接好的红外光源、光电探测器及电路板放置在石英玻璃片上。
本发明在标定泥沙反射散射强度与泥沙浓度关系的同时考虑了泥沙平均粒径因素对测量结果的影响。根据米氏散射理论，散射光强度分布随粒径大小的变化而改变。因此对现有红外泥沙传感器结构进行了改进，设置了多个角度的后向散射（与入射光束相反方向的散射）光电探测器，用来探测泥沙颗粒散射光的空间分布。由此可以根据泥沙溶液的散射光强度分布特征，先反向推算出泥沙溶液的平均粒径，进而修正泥沙浓度数学模型，最后反演出泥沙浓度，从而解决了泥沙粒径对测量结果影响较大的问题。
上述实施例仅用于说明本发明，其中传感器的结构和连接方式（红外光源与光电探测器在定位块中的位置）是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.后向散射式红外泥沙测量传感器，包括光电探测器（1）、红外光源（2）和用于固定二者的角度定位块（3），其特征在于，在所述红外光源（2）入射光束的相反方向设置有至少两个与入射光方向呈不同角度的所述光电探测器（1），用来接收待测泥沙溶液在不同后向散射角度上发出的红外光，根据泥沙溶液的散射光强度分布特征反向推算出泥沙溶液的平均粒径，进而修正泥沙浓度数学模型。
2.如权利要求1所述的后向散射式红外泥沙测量传感器，其特征在于，所述角度定位块（3）设有若干定位元件角度的定位孔（4），光电探测器（1）和红外光源（2）分别固定在定位孔（4）内。
3.如权利要求1或2所述的后向散射式红外泥沙测量传感器，其特征在于，所述角度定位块（3）正面覆盖有透明封挡片（5）。
4.如权利要求1或2所述的后向散射式红外泥沙测量传感器，其特征在于，所述角度定位块（3）背面固定有电路板（6），所述光电探测器（1）和红外光源（2）的引角固定在电路板（6）上。
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