CN112097854A - 一种用于水尺测量的激光测距仪及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水尺测量的激光测距仪及使用方法，该测距仪的测量管垂直插入水体中，测量管的底部开口，可供液体流入测量管内腔，测量管的顶部安装有激光位移传感器，测量管下部的管壁上安装有挡板，挡板上设有单向阀；测量管的内腔中设有可漂浮的反射板，反射板位于挡板与激光位移传感器之间；测量管的上部管壁设有通气孔，通气孔位于反射板与激光位移传感器之间，且在测量时位于液面上方；电缆的一端与激光位移传感器连接，另一端连接显示器；电缆外表面标示刻度。本发明激光测距仪可实现水位毫米级高精度测量，使用方法简单，并具有安全性高、适用范围广和人工观测误差小的特点。

Description

一种用于水尺测量的激光测距仪及使用方法

技术领域

本发明属于水尺测量技术领域，具体是一种用于水尺测量的激光测距仪及使用方法。

背景技术

水尺计重是航运大宗散货的非常重要的计重方式，但是长期以来，由于实际人员观测误差、船体纵倾和外界海浪等因素的影响，加上缺乏统一的观测标准，水尺观测结果的准确性一直存在争议，给水尺计重的能力评价增加了难度。其中，备受争议的测量环节是水尺观测。为了降低水尺观测难度，多种新型观测方法相继提出，但都存在主观判断的问题。国际公认水尺计重准确度是千分之五，但在水文复杂环境下要保证高精度的观测结果难度极大，特别在存在浪涌的情况下很难达到理想的水尺观测条件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于水尺测量的激光测距仪及使用方法，通过该激光测距仪，能够实现水尺高精度测量，使用方法简单，并具有安全性高、适用性广和人工观测误差小的特点。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明一种用于水尺测量的激光测距仪，包括电缆、激光位移传感器、测量管、挡板、单向阀、反射板和显示器；测量管垂直插入水体中，测量管的底部开口，可供液体流入测量管内腔，测量管的顶部安装有激光位移传感器，测量管下部的管壁上安装有挡板，挡板上设有单向阀；测量管的内腔中设有可漂浮的反射板，反射板位于挡板与激光位移传感器之间；测量管的上部管壁设有通气孔，通气孔位于反射板与激光位移传感器之间，且在测量时位于液面上方；所述电缆的一端与激光位移传感器连接，另一端连接显示器；所述电缆外表面标示有刻度。

本发明所述挡板呈圆环形，单向阀安装在挡板的中部，液体从测量管底部经单向阀流向测量管的内腔。

本发明所述测量管由耐海水腐蚀的不锈钢材料制成。

本发明一种用于水尺测量的激光测距仪的使用方法，包括如下操作步骤：

步骤1：在船体上选定测量平面并进行高度标定，在测量平面上选取测量点，记测量点至船体底面的垂直距离为BH；

步骤2：从测量点处将测量管竖直放下，目测测量管快靠近水面时，观察显示器上显示测量管与测量点之间距离的读数变化，判断测量管的位置；

步骤3：当测量管的下部插入液面下方时，在水压作用下海水会从测量管的底部经挡板和单向阀进入到测量管中，在浮力作用下反射板漂浮在水面上，此时测量管内外液面一致；

步骤4：由于风浪作用，显示器上显示反射板至激光位移传感器的距离读数出现波动，此时开始水尺测量工作；待读数基本稳定后，读取反射板至激光位移传感器的距离，记为M2；通过读取电缆上的刻度确定激光位移传感器到测量点的距离，记为M1，则水位值Draft为BH-M1-M2。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)本发明激光测距仪在一定程度上降低了浪涌等水文环境对水尺测量结果的影响，提高了测量精度和检测效率。

2)本发明激光测距仪采用激光测距的方式直接获取水位信息，具有直观、实时、人员观测误差小及结果易存储的优点。

3)本发明激光测距仪具有操作简单、安全性高的特点，可实现毫米级高精度水位测量。

4)本发明激光测距仪的测量管可采用分体式结构，实现分段拆装，便于日常维护和清洗积盐，能够全天候在各种波动范围的海浪环境中测量，具有很强的适用性和稳定性。

附图说明

图1为本发明一种用于水尺测量的激光测距仪的结构示意图。

图中：电缆1；激光位移传感器2；测量管4；挡板5；单向阀6；反射板7；测量点8；显示器9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作一步描述。

如图1所示，本发明一种用于水尺测量的激光测距仪，包括电缆1、激光位移传感器2、测量管4、挡板5、单向阀6、反射板7和显示器9；测量管4垂直插入水体中，测量管4的底部开口，为贯通式结构，可供液体流入测量管内腔，测量管4的顶部安装有激光位移传感器2，测量管4下部的管壁上安装有挡板5，挡板5上设有单向阀6；测量管4的内腔中设有可漂浮的反射板7，反射板7位于挡板5与激光位移传感器2之间；测量管4的上部管壁设有通气孔3，通气孔3位于反射板7与激光位移传感器2之间，且在测量时位于液面上方；所述电缆1的一端与激光位移传感器2连接，另一端连接显示器9；所述电缆1外表面标示有刻度，便于在水尺观测时进行距离测量。

所述挡板5呈圆环形，单向阀6安装在挡板的中部，液体从测量管底部经单向阀6流向测量管的内腔。

所述测量管4的管体采用耐海水腐蚀的不锈钢材料制成，测量管4的重量可有效保证电缆1的垂直度；测量管4的管体采用分体式结构，实现分段拆装，便于日常维护和清洗积盐，管体长度可根据风浪的范围和便携性确定。

所述电缆1能够有效降低风阻的影响，保证测量过程垂直度的要求。

所述挡板5和单向阀6可以有效减弱浪涌对液面高度测量结果的影响。

所述通气孔3可以保证测量管4内气压与管外大气压一致，能够有效保证测量管4内外液面一致。

本发明在测量管4成功插入水中后，距离读数会随着计量船的重量变化而发生变化，便于在夜晚及视线不清晰的场景下对水位进行测量。

在进行水尺测量时，根据联通器原理水会从测量管4的底部进入到测量管4内腔中，在液体压差的作用下水会源源不断通过单向阀进入到测量管4的内腔直至液面与外面水面持平，此时，在浮力作用下反射板7会漂浮在测量管4内；激光位移传感器2发射出的光线照射到漂浮的反射板7上，反射回的光线被激光位移传感器2接收到，因此，反射板7的位置变化信息被激光位移传感器实时接收到，即海水的水位能实时通过激光位移传感器检测到。由于所述的激光位移传感器2具有毫米级的测量精度，因此，可实现水尺的高精度测量。

本发明用于水尺测量的激光测距仪的使用方法，包括如下操作步骤：

步骤1：在船体上选定测量平面并进行高度标定，在测量平面上选取测量点8，记测量点至船体底面的垂直距离为BH；

步骤2：根据实际风浪大小选择适宜长度的测量管4，从测量点8处将测量管4竖直放下，目测测量管4快靠近水面时，观察显示器9上显示测量管与测量点之间距离的读数变化，判断测量管4的位置；

步骤3：当测量管4的下部插入液面下方时，在水压作用下海水会从测量管4的底部经挡板5和单向阀6进入到测量管4中，在浮力作用下反射板7漂浮在水面上，由于通气孔3的联通作用使得测量管4内外压强一致，因此，测量管4内外液面一致，即反射板7真实反映了外部水位信息；

步骤4：由于风浪作用，显示器9上显示反射板7至激光位移传感器2的距离读数出现波动，此时开始水尺测量工作；待读数基本稳定后，读取反射板7至激光位移传感器2的距离，记为M2；通过读取电缆1上的刻度确定激光位移传感器2到测量点8的距离，记为M1，则水位值Draft为BH-M1-M2。

Claims (4)

1.一种用于水尺测量的激光测距仪，其特征在于，包括电缆(1)、激光位移传感器(2)、测量管(4)、挡板(5)、单向阀(6)、反射板(7)和显示器(9)；测量管(4)垂直插入水体中，测量管(4)的底部开口，可供液体流入测量管内腔，测量管(4)的顶部安装有激光位移传感器(2)，测量管(4)下部的管壁上安装有挡板(5)，挡板(5)上设有单向阀(6)；测量管(4)的内腔中设有可漂浮的反射板(7)，反射板(7)位于挡板(5)与激光位移传感器(2)之间；测量管(4)的上部管壁设有通气孔(3)，通气孔(3)位于反射板(7)与激光位移传感器(2)之间，且在测量时位于液面上方；所述电缆(1)的一端与激光位移传感器(2)连接，另一端连接显示器(9)；所述电缆(1)外表面标示有刻度。

2.根据权利要求1所述用于水尺测量的激光测距仪，其特征在于，所述挡板(5)呈圆环形，单向阀(6)安装在挡板的中部，液体从测量管底部经单向阀流向测量管的内腔。

3.根据权利要求1或2所述用于水尺测量的激光测距仪，其特征在于，所述测量管(4)由耐海水腐蚀的不锈钢材料制成。

4.根据权利要求1至3任一所述用于水尺测量的激光测距仪，其特征在于，所述激光测距仪的使用方法包括如下操作步骤：

步骤1：在船体上选定测量平面并进行高度标定，在测量平面上选取测量点(8)，记测量点至船体底面的垂直距离为BH；

步骤2：从测量点(8)处将测量管(4)竖直放下，目测测量管(4)快靠近水面时，观察显示器(9)上显示测量管与测量点之间距离的读数变化，判断测量管(4)的位置；

步骤3：当测量管(4)的下部插入液面下方时，在水压作用下海水会从测量管(4)的底部经挡板(5)和单向阀(6)进入到测量管(4)中，在浮力作用下反射板(7)漂浮在水面上，此时测量管(4)内外液面一致；

步骤4：由于风浪作用，显示器(9)上显示反射板(7)至激光位移传感器(2)的距离读数出现波动，此时开始水尺测量工作；待读数基本稳定后，读取反射板(7)至激光位移传感器(2)的距离，记为M2；通过读取电缆(1)上的刻度确定激光位移传感器(2)到测量点(8)的距离，记为M1，则水位值Draft为BH-M1-M2。

Images