CN107290177B - 一种采样瓶及泥沙含量检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采样瓶及泥沙含量检测装置。所涉及的采样瓶包括锥形瓶，所述锥形瓶进口处设有进口段，其特征在于，所述进口段的侧壁上开设有溢流孔，该溢流孔外接有溢流管；所述溢流孔底部为水平面或水平线；所述溢流管向下倾斜，且溢流管进口与所述溢流孔连接，溢流管出水口朝下；所述溢流管进口的孔径大于溢流孔的孔径，并且所述溢流孔的底部高于溢流管进口的底部。所涉及的装置包括采样瓶、称重装置、控制装置，所述采样瓶为本发明的采样瓶，所述控制装置上设有控制面板，所述称重装置将所采集数据输入给控制装置。本发明的测量装置可在野外环境下实时自动测量，减少人工测量的劳动强度，并且可以灵活随时随地对径流中的泥沙含量进行抽查。

Description

一种采样瓶及泥沙含量检测装置
技术领域
本发明涉及水土流失观测领域，一种环境监测设备，涉及泥沙含量测量，具体涉及一种泥沙实时自动测量装置及测量方法。
背景技术
水土流失不仅影响生态系统的水环境，而且关乎江河安全、生态安全、水土资源保育与永续利用。中国科学院生态研究网络(CERN)、国家生态观测研究网络，国家水文测量站网、科教机构的野外站点都将径流泥沙观测列为重要的观测指标。为了更有效长期的调查、观测和分析工作，水利部指定的全国水土保持信息化规划(2013～2020年)将“国家级水土保持测量点升级”列为重点建设项目。拟“开展测量点数据采集智能化升级，在全国水土保持测量网络建设的738个水土保持测量点中，选择30-50个水土保持测量点，配置自动化测量采集设施设备，建成国家级水土保持测量网”。
目前，只有流域把口站的径流量实现了自动化观测，而径流场的径流量、泥沙含量和把口站的泥沙含量观测，实时自动观测装置国内目前已有所突破。而在尚未配置自动化测量采集设施设备的站点，给其配备较为经济的更加便捷的测量仪器，还可以作为国家级水土保持测量网站数据的补充，另外也可作为其他地方支流水土流失观测和研究工作。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种更加便捷的径流泥沙实时自动检测装置，以解决野外环境下，随时随地自动精准测量问题。
为了解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
本发明提供的采样瓶包括锥形瓶，所述锥形瓶进口处设有进口段，所述进口段的侧壁上开设有溢流孔，该溢流孔外接有溢流管；所述溢流孔靠近锥形瓶底的底部为水平面或水平线；所述溢流管向下倾斜，且溢流管进口与所述溢流孔连接，溢流管出水口朝下；所述溢流管进口的孔径大于溢流孔的孔径，并且所述溢流孔的底部高于溢流管进口的底部。
另外一种方案中，本发明的采样瓶包括锥形瓶，所述锥形瓶进口处设有进口段，所述进口段的侧壁上开设有溢流孔，该溢流孔外接有溢流管；所述溢流管向下倾斜；且溢流管出水口朝下；所述溢流孔处设有挡板，所述挡板的一边为直线型，该直线型的边为溢流孔靠近锥形瓶底的底部。
本发明提供的泥沙含量检测装置包括采样瓶、称重装置、控制装置，所述采样瓶为权利要求1或2所述的采样瓶，所述控制装置上设有控制面板，所述称重装置将所采集数据输入给控制装置。
本发明的控制装置为PLC控制器。
本发明的称重装置包括称重压力传感器、称重模块和显示屏。
本发明的装置还包括可充电蓄电池。
本发明的控制装置外设有数据线接口。
本发明的泥沙含量检测装置还包括箱体，所述箱体内设有控制装置放置隔断、称重装置放置隔断和采样瓶放置隔断。进一步，本发明的箱体内还设有数据线存放隔断，所述数据线放置隔断侧壁上设有数据线接口，联通于控制装置放置隔断。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明的测量装置可在野外环境下实时自动测量，减少人工测量的劳动强度，并且可以灵活随时随地对径流中的泥沙含量进行抽查。本发明的测量装置主要用于对野外径流小区或流域卡口站以外，根据用户的需求在不同地点实时泥沙测量。通过收集试样，设定测量装置的工作参数，通过定体积称重法测量出样品采样器内样品的重量，通过模型软件程序，求解径流样品中泥沙含量，并将数据储存和远程传递。
本发明的测量装置的测量范围为0.1～1500g/L，测量精度可达0.01g。
附图说明
图1为本发明测量装置的整体结构示意图。
图2为本发明测量装置的侧面结构示意图。
图3为本发明的采样容器的结构示意图。
图4为本发明的采样容器溢流孔的结构示意图。
具体实施方式
以下是发明人提供的具体实施例，以对本发明的具体方案作进一步解释说明，达到本领域技术人员能力实现的目的。以下实施例仅用于解释本发明，本领域技术人员在其基础上所作的等同替换均在本发明的保护范围内。
实施例1：
参考图3和图4，该实施例的采样瓶包括一锥形瓶，该锥形瓶进口处设有进口11，所述进口段11的侧壁上开设有溢流孔9，该溢流孔9外接有溢流管10；所述溢流孔9靠近锥形瓶底的底部为水平面或水平线；所述溢流管向下倾斜；且溢流管出水口朝下；所述溢流管进口与溢流孔连接，并且的溢流管进口孔径大于溢流孔的孔径，并且所述溢流孔的底部高于溢流管进口的底部。
考虑到加工的方便，实施例的锥形瓶的溢流孔处设有挡板，所述挡板的一边为直线型，该直线型的边为溢流孔靠近锥形瓶底的底部。
实施例2：
参考图1，该实施例的泥沙含量检测装置，包括称重装置1和控制装置，控制装置内设有控制电路，外部设有包括显示屏5和开关4等的操作面板。
在一实施方案中，控制装置选用PLC处理器实现控制工作。
在另一实施方案中，实施例2的装置还包括以可充电蓄电池，装置的外部设有充电接口。
在有些实施方案中，实施例2中的称重装置选用称重压力传感器。
考虑到数据输出和输入，在一些具体实施方案中，控制装置上设有数据传输接口，例如USB接口。
实施例3：
结合图2所示，该实施例的泥沙含量测量装置在实施例2所述方案的基础上还包括一箱体6，该箱体内设有相应的隔断，包括控制装置放置隔断、称重装置放置隔断和采样瓶放置隔断。在需要数据传输的方案中，箱体内还是有数据线存放隔断3，数据线放置隔断侧壁上设有数据线接口，用于数据线联通控制装置。
同时对于设有数据传输接口的装置，箱体外相应的设有数据传输接口7。对于用可充电蓄电池供电的装置，箱体外设有充电接口8。
考虑的检测的精度要求，一些装置中设置有温度传感器和温度补偿传感器。
本发明的检测装置所用电子元器件选用现有技术常用的可实现本发明功能的电子元器件。
泥沙含量测试值与理论值对比实验方法
测试条件：温度28℃实验环境：封闭无干扰
试验方法
1.配标准土试样
用计量称分别称1g、2g、3g、5g、6g、8g、10g、12g、15g、20g土试样2组。
2.计算泥沙含量理论值
采样瓶确认标定完成后，分别计算加入1组土样重量泥沙含量理论值。
3.调试检测仪器处于正常工作状态，放上空普通型采样瓶(普通型采样瓶与本发明的采样瓶的区别在于：溢流管进口的孔径大小与溢流孔的孔径大小相同，溢流孔的底部与溢流管进口的底部高度相同)。
加入一例土样，加入清水至溢流，测试运行3次并记录该数据。直至将10例土样全部做完并记录。
4.用理论泥沙含量和测试值分别做出散点图，分析计算测试值偏离理论值的偏差程度，衡量测试结果接近理论值的精确程度。
5.按照以上2～4步骤方法，用实施例1的采样瓶测试另外一组数据，分析计算测试值偏离理论值的偏差程度。
6.对比分析用普通型采样瓶和本发明采样瓶实验，用平均偏差值来定量衡量两组数据接近理论值的水平。
本发明采样瓶与普通型采样瓶测量精度分析(测试温度：29℃ 土比重：25kg/m3)
表1普通型采样瓶泥沙含量检测结果
1.表1中土试样重量是试验时选取的土样数据；
2.泥沙含量理论值分别为加入土试样时，瓶标定体积时的泥沙含量计算值。
3.测试值是本发明检测装置对应的泥沙含量测量值；
4.平均误差是三组测量数据均值相对理论值的偏差程度；共计实验10次，其总平均误差精度15％。
表2本发明采样瓶泥沙含量检测结果
1.表2中土试样重量是试验时选取的土样数据；
2.泥沙含量理论值分别为加入土试样时，瓶标定体积时的泥沙含量计算值。
3.测试值是本发明检测装置对应的泥沙含量测量值；
4.平均误差是三组测量数据均值相对理论值的偏差程度；共计实验10次，其总平均误差精度4.92％。本发明的采样瓶检测相对理论值的精度比普通型提高了10％。本发明的溢流孔结构可简化液面的复杂性，减少泥沙含量的影响因素。将采样容器液体管口设计一直线型挡片，实际体积稳定，标定值准确。

Claims (8)

1.一种采样瓶，包括锥形瓶，所述锥形瓶进口处设有进口段，其特征在于，所述进口段的侧壁上开设有溢流孔，该溢流孔外接有溢流管；所述溢流管向下倾斜；且溢流管出水口朝下；所述溢流孔处设有挡板，所述挡板的一边为直线型，该直线型的边为溢流孔的底部；所述溢流管进口的孔径大于溢流孔的孔径，并且所述溢流孔的底部高于溢流管进口的底部。
2.一种泥沙含量检测装置，其特征在于，装置包括采样瓶、称重装置、控制装置，所述采样瓶为权利要求1所述的采样瓶，所述控制装置上设有控制面板，所述称重装置将所采集数据输入给控制装置。
3.如权利要求2所述的泥沙含量检测装置，其特征在于，所述控制装置为PLC控制器。
4.如权利要求2所述的泥沙含量检测装置，其特征在于，所述称重装置包括称重压力传感器、称重模块和显示屏。
5.如权利要求2所述的泥沙含量检测装置，其特征在于，所述装置还包括可充电蓄电池。
6.如权利要求2所述的泥沙含量检测装置，其特征在于，所述控制装置外设有数据线接口。
7.如权利要求2所述的泥沙含量检测装置，其特征在于，所述装置还包括箱体，所述箱体内设有控制装置放置隔断、称重装置放置隔断和采样瓶放置隔断。
8.如权利要求7所述的泥沙含量检测装置，其特征在于，所述装置还包括箱体，所述箱体内还设有数据线存放隔断，所述数据线放置隔断侧壁上设有数据线接口，联通于控制装置放置隔断。
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溢流孔径变化对旋流管排出口压力的影响;李自力, 冯叔初;石油大学学报(自然科学版)(第02期);全文 *

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