CN109142517A - 一种测量水中泥沙含量的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种测量水中泥沙含量的装置和方法，装置包括相互连接的振动探头和监测主机，振动探头包括前端腔体和后端腔体，前端腔体的外壁为振动棒保护管，其侧壁具有透水和泥沙的通孔，内部包括振动棒；后端腔体内包括振动频率接收器，振动频率接收器与振动棒直接或间接接触，振动频率接收器与监测主机连接，监测主机具有数据分析模块。使用时直接将振动探头插到待检测水样里，振动频率接收器接收振动棒的振动频率，并发送至监测主机，监测主机的数据分析模块计算出振动频率的数值变化，就能迅速得出水中的泥沙含量，实现对水中泥沙含量的数值直接、自动化测量，无需采样、烘干等过程，大大节约了人力物力。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量水中泥沙含量的装置和方法，属于泥沙含量的检测及分析领域。
背景技术
河水中泥沙含量是衡量局部流域水土流失状况的重要参数。目前，河水泥沙含量的测量 普遍还停留在使用烘干法人工测量的程度，即通过采取一定量的河水样品，并测量其体积， 然后经烘干、称量出泥沙的质量，该质量与所取的河水的体积的比值(Kg/m3)，为河水的泥 沙含量。此种方法有很多劣势，一是样品需要进行烘干，而烘干温度一般为105℃，需加热 10h以上，不仅耗时费力，而且不能现场得到数据；二是河水涨水时采样容易出现人员溺水 的危险。
发明内容
为了解决烘干法无法快速反映河水泥沙含量、耗时费力、存在安全隐患的问题，本发明 提供一种测量水中泥沙含量的装置和方法。
本发明的技术方案：
一种测量水中泥沙含量的装置，其特征在于包括相互连接的振动探头和监测主机，
所述振动探头包括前端腔体和后端腔体，
所述前端腔体的外壁为振动棒保护管，其侧壁具有透水和泥沙的通孔，内部包括振动棒；
所述后端腔体内包括振动频率接收器，所述振动频率接收器与所述振动棒直接或间接接 触，所述振动频率接收器与所述监测主机连接，所述监测主机具有数据分析模块。
所述后端腔体为封闭的。
所述前端腔体和后端腔体之间具有隔板，将所述振动探头分为半开放的前端腔体和封闭 的后端腔体，所述振动频率接收器与所述振动棒通过所述隔板间接接触。
包括信号放大器，位于所述后端腔体体内，所述信号放大器的输入端与所述振动频率接 收器连接，输出端与所述监测主机连接。
包括振动发生器，位于所述后端腔体体内，与所述振动棒直接或间接接触。
所述监测主机具有显示装置和/或具有与终端设备连接的数据传输接口。
包括设备箱，所述监测主机位于所述设备箱内。
一种测量水中泥沙含量的方法，其特征在于采用上述的装置，包括以下步骤：
将具有振动棒的振动探头置于水中，所述振动棒以初始频率f1振动，然后待测水样中的 泥沙和水通过通孔进入所述振动棒保护管内，经过所述振动棒，所述振动棒的频率改变为f2，
振动频率接收器接收所述振动棒的振动频率信号，发送至监测主机，
所述监测主机的数据处理模块接收所述振动频率信号，分析、处理后将所述振动频率转 化为对应的待测水样中泥沙含量。
该方法还包括：所述振动频率接收器接收所述振动频率信号并发送给放大器，所述放大 器将所述振动频率信号放大后再发送至所述监测主机。
该方法还包括：所述监测主机显示所述泥沙含量数值或将所述泥沙含量数据远程传输至 终端设备中显示。
本发明的技术效果：
本发明的一种测量水中泥沙含量的装置，依据振动棒的振动频率数值的变化与水样的泥 沙含量的数值存在函数关系的原理，以及二者的变化趋势关系：振动频率增高，泥沙含量降 低；振动频率降低，泥沙含量增高。通过在内部设置了具有振动棒和振动频率接收器的振动 探头来发出振动以及监测振动棒的振动频率的变化，并设置了与振动频率接收器连接的监测 主机分析所述数据，将振动频率变化转化为对应的泥沙含量数值。使用时，直接将内部具有 振动棒的振动探头插到待检测水样品里，其中振动棒以f1的初始频率振动，待测水样流经通 孔进入振动棒保护管内，缓慢流经振动棒后，振动棒因泥沙的流经振动频率改变为f2，振动 频率接收器接收所述振动棒的振动频率(包括初始频率f1和改变后的频率f2)，并发送至监 测主机，所述监测主机的数据分析模块计算出振动频率的数值变化，并根据振动频率数值与 泥沙含量数值的函数模型，计算、分析，就能迅速测量出水中的泥沙含量，实现对水中泥沙 含量的数值直接、自动化测量，无需采样、烘干等过程，大大节约了人力物力。另外，振动 探头为腔体结构，前端腔体和后端腔体内部分别容纳振动棒和振动频率接收器，一方面保护 内部结构，另一方面，振动棒保护管的具有通孔的侧壁允许水和泥沙通过进入内部，并给水 和泥沙一个缓冲，极大降低振动保护管内的水流速度，消除水流速对振动棒振动频率的影响， 使测试结果更加准确，提高了数据的测量精度。
优选的，后端腔体是封闭的，优选的，通过中空腔体内部的隔板形成封闭的后端腔体体， 以更有效的保护内部结构，将振动频率接收器、信号放大器和振动发生器封闭、与水隔绝， 并通过隔板使得振动发生器和振动频率接收器与振动棒间接接触，准确的传递和接收振动棒 的振动频率。优选的，通过放大器的放大电路将振动棒的微弱的频率信号先放大，再传输， 以便于所述监测主机准确接收所述信号。
可以把设备做成便携设备也可以做成固定站，做成便携设置时，优选的，监测主机具有 显示装置显示待测量水样品中的泥沙含量数值，真正实现了数字化；做成固定站时，优选的， 通过数据传输接口借助互联网络将测得的数据远程传输至终端显示，从而无需来现场采样和 测试，在终端就可以看到泥沙含量数据，避免了现场采样的安全隐患，真正实现泥沙含量测 量的数字化及自动化。
优选的，通过位于封闭的后端腔体中的振动发生器产生振动，并传递给振动棒，给振动 棒一个初始频率振动。
优选的设置设备箱以容纳和放置所述检测主机及其配件，例如电池、显示器等。
附图说明
图1为本发明的一种测量水中泥沙含量的装置的实施例1的示意图；
图2为本发明的一种测量水中泥沙含量的装置的实施例2的示意图。
附图标记：1-振动探头，2-振动棒，3-振动频率接收器，4-放大器，5-监测主机，6-显示 屏，7-数据传输接口，8-振动棒保护管，9-设备箱，10-充电电池，11-振动发生器，12-隔板， 13-后端腔体，14-数据线，15-通孔；16-探头数据及电源线接口；17-前端腔体。
具体实施方式
为了清楚和充分的公开本发明的内容，下面将通过附图1-2和具体实施方式详细说明。
实施例1
本实施例的一种测量水中泥沙含量的装置，为便携式，如图1所示，包括相互连接的振 动探头1和监测主机5，所述振动探头1包括前端腔体17和后端腔体13，前端腔体17的外 壁为振动棒保护管8，其侧壁具有透水和沙的通孔15，从而构成了半开放腔体，内部具有振 动棒2，后端腔体13与前端腔体17连通，因此也为半开放的，内部具有振动频率接收器3，与振动棒2直接接触，所述振动频率接收器3通过数据线14与所述检测主机5的探头数据及电源线接口16连接，所述监测主机5具有数据分析模块，具体的为振动频率的变化数值与泥沙含量数值的函数模型。
在监测主机5的表面具有显示屏6，显示泥沙含量数值；内部具有充电电池10供电；表 面具有数据传输接口7，用于与终端设备例如电脑连接。监测主机5及其附件均位于设备箱9 中，方便随时移动。
采用上述的一种测量水中泥沙含量的装置，测量河水中泥沙含量的工作流程如下：
将振动探头1置于河水中，保持仅前端腔体17浸没在水中而后端腔体13露出水面，充 电电池10供电，监测主机5和振动探头1工作，振动棒2以1KHz的初始频率振动，河水中的水和沙通过通孔15进入振动棒保护管8内，与振动棒2接触，振动棒2的初始频率降低为900Hz，被振动频率接收器3实时接收振动棒2的初始频率和改变的频率数据，并发送到监测主机5中，监测主机5中的数据分析模块根据振动频率的变化数值与泥沙含量的数值的函数模型，计算、分析，得到泥沙含量数值为60kg/m3，并通过数据显示屏6把最终数值显示出来，或者也可以通过数据传输接口7把数据通过无线互联网技术远程传输至终端设备，例如电脑和手机显示出来。
实施例2
本实施例的一种测量水中泥沙含量的装置，为便携式，如图1所示，包括相互连接的振 动探头1和监测主机5，所述振动探头1内部具有隔板12，将所述振动探头1分隔形成前端 腔体17和封闭的后端腔体13，前端腔体17的外壁为振动棒保护管8，其侧壁具有透水和沙 的通孔15，形成半开放的腔体，内部容纳振动棒2，振动棒2的后部固定在隔板12上，后端腔体13容纳振动频率接收器3，其底部焊接在隔板12上，与振动棒2通过隔板12间接接触，以接收振动棒2的振动频率，所述振动频率接收器3通过数据线14与所述检测主机5的探头数据及电源线接口16连接，所述监测主机5具有数据分析模块，具体的为振动频率的变化数值与泥沙含量数值的函数模型。
在监测主机5的表面具有显示屏6，显示泥沙含量数值；内部具有充电电池10供电；表 面具有数据传输接口7，用于与终端设备例如电脑连接。监测主机5及其附件均位于设备箱9 中，方便随时移动。
本实施例中测量水中泥沙含量的装置还具有放大器4，位于封闭的后端腔体13内，放大 器4的输入端与振动频率接收器3连接，输出端通过数据线14与所述检测主机5的探头数据 及电源线接口16连接，从而将振动棒2的微弱的振动信号放大后再传递给监测主机5。
本实施例中测量水中泥沙含量的装置还具有振动发生器11，所述振动发生器11位于封 闭的后端空腔13内，底部焊接在所述隔板12上，与所述振动棒2通过隔板12间接接触，产 生振动并传递给振动棒2。
采用上述的一种测量水中泥沙含量的装置，测量河水中泥沙含量的工作流程如下：
将振动探头1置于河水中，充电电池10供电，监测主机2和振动探头1工作，振动发生 器11产生1KHz的振动波，并传递给振动棒2，使其以1KHz的初始频率振动，含有泥沙的河水中的水和沙通过通孔15进入振动棒保护管8内，与振动棒2接触，振动棒2的初始频率被降低至991Hz，被振动频率接收器3接收，并传递给信号放大器4，信号放大器4通过放 大电路把该数据信号放大后发送到监测主机5中，监测主机5中的数据分析模块根据振动频率的变化数值与泥沙含量数值的函数模型来计算、分析，得到泥沙含量数值为20kg/m3，并通 过数据显示屏6把最终数值显示出来，或者也可以通过数据输出接口7把数据通过无线互联 网技术远程传输至终端设备，例如电脑和手机显示出来。
以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式 限制本发明要求保护的范围，一切不脱离本专利的精神和范围的技术方案及其改进，例如振 动探头的形状、后端腔体是否封闭等，只要符合本发明的精神，其均涵盖在本专利的保护范 围当中。
Claims (10)
1.一种测量水中泥沙含量的装置，其特征在于包括相互连接的振动探头和监测主机，
所述振动探头包括前端腔体和后端腔体，
所述前端腔体的外壁为振动棒保护管，其侧壁具有透水和泥沙的通孔，内部包括振动棒；
所述后端腔体内包括振动频率接收器，所述振动频率接收器与所述振动棒直接或间接接触，所述振动频率接收器与所述监测主机连接，所述监测主机具有数据分析模块。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述后端腔体为封闭的。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述前端腔体和后端腔体之间具有隔板，将所述振动探头分为半开放的前端腔体和封闭的后端腔体，所述振动频率接收器与所述振动棒通过所述隔板间接接触。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于包括信号放大器，位于所述后端腔体体内，所述信号放大器的输入端与所述振动频率接收器连接，输出端与所述监测主机连接。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于包括振动发生器，位于所述后端腔体体内，与所述振动棒直接或间接接触。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述监测主机具有显示装置和/或具有与终端设备连接的数据传输接口。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于包括设备箱，所述监测主机位于所述设备箱内。
8.一种测量水中泥沙含量的方法，其特征在于采用权利要求1-7任一所述的装置，包括以下步骤：
将具有振动棒的振动探头置于水中，所述振动棒以初始频率f1振动，然后待测水样中的泥沙和水通过通孔进入所述振动棒保护管内，经过所述振动棒，所述振动棒的频率改变为f2，
振动频率接收器接收所述振动棒的振动频率信号，发送至监测主机，
所述监测主机的数据处理模块接收所述振动频率信号，分析、处理后将所述振动频率转化为对应的待测水样中泥沙含量。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述振动频率接收器接收所述振动频率信号并发送给放大器，所述放大器将所述振动频率信号放大后再发送至所述监测主机。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述监测主机显示所述泥沙含量数值或将所述泥沙含量数据远程传输至终端设备中显示。
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