CN112229773B - 在线式光电测沙仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在线式光电测沙仪，包括测圆柱形的壳体，以及密封安装于壳体中的检测模块；所述检测模块的检测端外露于于所述壳体的一端开口；还包括导向组件；所述导向组件包括弹片组以及安装于壳体中的伸缩电机和固定环；所述壳体的侧壁内部设有沿轴向延伸的环状内腔，所述固定环滑动连接于所述环状内腔中且固定环的中心轴与壳体的中心轴重合；所述壳体的开口端设有多个沿着周向分布且分别与所述环状内腔连通的通孔，所述弹片组包括多个弹片，所有弹片与所有通孔一一对应且每个弹片滑动连接于对应的通孔中。本发明减小了障碍物遮挡检测端的可能性，有利于提高检测结果的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及测沙设备技术领域，具体涉及一种在线式光电测沙仪。
背景技术
泥沙测验是水文测验工作的重要组成部分，泥沙资料是防洪减灾、水资源保护和工程设计的重要依据。而采用的测沙方法也在不断改进，目前大部分的泥沙测验仍在使用瞬时式采样器取样，经置换等方法处理来计算含沙量。这种方法不仅劳动强度大，测量误差大，控制性差，数据处理麻烦。而且不能连续监测天然河道含沙量的变化过程。
随着测量技术的发展，测沙设备较大的改进，例如浸入式光电测沙仪，采用900散射光原理。由光源发出的平行光束通过溶液时，一部分被吸收和散射，另一部分透过溶液。透光率是表现水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水中含有泥土、粉尘、微细有机物、浮游动物和其他微生物等悬浮物和胶体物都可使水中呈现浊度。与入射光成900方向的散射光强度符合雷莱公式：Is＝((KNV2)/λ)×I0，其中：I0——入射光强度；Is——散射光强度；N——单位溶液微粒数；V——微粒体积λ——入射光波长；K——系数。在入射光恒定条件下，在一定浊度范围内，散射光强度与溶液的混浊度成正比。上式可表示为：Is/I0＝K′N(K′为常数)根据这一公式，可以通过测量水样中微粒的散射光强度来测量水样的浊度，根据浊度的数值进行多个量级含沙量对比分析，加入颗粒检测分析电路，从而计算出含沙量数值。
但是上述浸入式光电测沙仪仍然存在不足之处：由于水中存在水草、枯枝残叶等障碍物，浸入式光电测沙仪在检测过程中，这些障碍物很有可能会随水流流动到浸入式光电测沙仪的检测端，极大地影响检测结果，造成检测不准确。为了解决上述问题，需要人工将浸入式光电测沙仪提出水面清理后，再放入水中，增加了繁多的人工操作，检测效率也受到影响，因此造成了不必要的麻烦。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，以减小障碍物遮挡检测端的可能性，提高检测结果的准确度，本发明提供了一种在线式光电测沙仪，包括测圆柱形的壳体，以及密封安装于壳体中的检测模块；所述检测模块的检测端外露于于所述壳体的一端开口；
还包括导向组件；所述导向组件包括弹片组以及安装于壳体中的伸缩电机和固定环；所述壳体的侧壁内部设有沿轴向延伸的环状内腔，所述固定环滑动连接于所述环状内腔中且固定环的中心轴与壳体的中心轴重合；
所述壳体的开口端设有多个沿着周向分布且分别与所述环状内腔连通的通孔，所述弹片组包括多个弹片，所有弹片与所有通孔一一对应且每个弹片滑动连接于对应的通孔中；所述伸缩电机的伸缩杆固定连接于固定环的一端，每个弹片的一端分别固定连接于固定环的另外一端；每个所述弹片均包括直线段和弯曲段，所述弯曲段往壳体的径向外侧倾斜且弯曲段可弹性形变，通过伸缩电机的伸缩杆推动固定环在环状内腔中滑动，进而使所有的弹片的弯曲段从壳体中伸出且呈伞状分布。
本发明的有益效果体现在：
本设备的工作原理：整个壳体放入水中，壳体与水流方向平行且检测端与水流方向相反，然后控制伸缩电机使伸缩杆推动固定环在环状内腔中往开口端滑动。同时，所有的弹片的弯曲段从壳体中伸出，由于弯曲段本身具有保持往径向外侧倾斜的弯曲弹性，伸出壳体后弯曲段在弹力作用下恢复弯曲的状态，进而使所有的弯曲段形成伞状分布。当水中的草、叶、枯枝等障碍物随水流经过检测端时，障碍物被弹片引导至检测端的四周，绕开了检测端。检测模块通过导线实现远程在线实时检测，无障碍物影响后，大大减小了障碍物遮挡检测端的可能性，提高检测结果的准确度。另外，相邻两个弹片之间存在很大的缝隙，水流从这些缝隙中流过，从而不影响水中含沙量的测量。
而检测模块停止工作后，伸缩电机的伸缩杆缩回，拉动固定环反向移动，同时所有的弹片的弯曲段通过弹性形变慢慢缩回通孔中，以待下次使用。
优选地，所述壳体的侧壁内部设有用于安装所述伸缩电机的长条形内腔；所述长条形内腔通过连接通道与所述环状内腔连接，所述伸缩电机的伸缩杆从连接通道伸入环状内腔中。
优选地，所述连接通道内设有套设于伸缩杆的密封圈，用于阻断水流进入长条形内腔。
密封圈仅能使伸缩杆通过而阻断了水进入长条形内腔，避免水与伸缩电机直接接触，保证了伸缩电机的正常工作。同时，长条形通孔与壳体的内腔是独立的，水也不会通过长条形通孔进入用于安装检测模块的安装腔中，即不影响检测模块的正常工作。
优选地，所述伸缩电机设有四个；四个伸缩电机沿着周向均匀分布。
四个伸缩电机提供足够强的推力和拉力，以克服弹片的弹力将所有的弹片顺利从通孔中伸出以及顺利缩回所有的通孔中。
优选地，所有弹片沿着壳体的周向均匀分布。
弹片的弯曲段伸缩后形成伞状分布，而均匀分布的伞状分布可使每个弹片受到的水阻相同，起到了导流的作用，有利于壳体在水中保持受力平衡，维持壳体与水流方向相同的状态。
优选地，每个所述弯曲段往壳体的径向外侧倾斜后继续往壳体的轴向延伸，且弯曲段的延伸方向与弯曲段的伸出方向一致。
水流经过弯曲段的倾斜段后往流向四周，而后又被延伸段引导至与水流通向，起到了进一步维持平衡的作用。
优选地，所述固定环和弹片的材料均为不锈钢，且弯曲段的材料为弹性不锈钢。
优选地，还包括铅鱼，所述铅鱼包括椭圆体以及固定连接于椭球体后端的尾翼。
优选地，所述壳体沿着铅鱼的长轴方向固定连接于尾翼，且所述检测端超出尾翼的末端。
铅鱼作为载体，铅材质的椭圆体增加了重量，保持了在水中的稳定性，而尾翼的设置起到了导流的作用，使椭圆的长轴与水流方向保持一致。壳体的检测端超出尾翼的末端后，能避免伸出后的弹片与尾翼触碰，为弹片的伸缩提供足够大的空间。
优选地，还包括温度传感器、控制器和显示器；所述控制器的输出端分别与所述显示器和伸缩电机电连接，以及控制器的输入端分别与温度传感器和检测模块电连接；所述温度传感器安装于壳体中且温度传感器感应端外露。
本设备实现在线检测的原理：控制器和显示器安装在水质检测中心，控制器通过电缆与显示器、伸缩电机、温度传感器和检测模块电连接。而壳体通过钢丝绳、缆绳等悬浮于水中的合适深度，控制器远程使检测模块工作后，检测端的红外线发光孔射出光线，一部分光线被吸收和散射，另一部分光线透过溶液被旁边的接收孔接收，检测模块经过设定的程序计算后将检测结果反馈至控制器，最终呈现在显示器上，同时也将水温在显示器上显示出来，实现远程在线测量。另外，检测模块工作的同时，控制器又使所有的弹片在伸缩电机的推力作用下伸出并呈伞状分布，实现检测的同时自动打开。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本实施例中壳体的结构示意图；
图2为图1的右视图；
图3为图1的内部结构示意图；
图4为图1中所有弹片伸出后的结构示意图；
图5为图4的立体图；
图6为壳体与铅鱼固定后的结构示意图；
图7为图6中所有弹片伸出后的结构示意图。
附图中，壳体1、检测端2、红外线发光孔3、接收孔4、刷子5、铅鱼6、椭球体7、尾翼8、伸缩电机9、固定环10、环状内腔11、弹片12、通孔13、密封圈14、直线段15、弯曲段16、长条形内腔17、伸缩杆18、锥形外壳19、圆筒20、过水孔21。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1和图2所示，本实施例提供了一种在线式光电测沙仪，包括测圆柱形的壳体1，以及密封安装于壳体1中的检测模块；所述检测模块的检测端2外露于于所述壳体1的一端开口。检测端2为平面，平面的中部设有倒角进而形成往下凹陷，检测端2设有红外线发光孔3、接收孔4和刷子5。检测端2覆盖透明玻璃，用于将红外线发光孔3和接收孔4密封，避免水渗入。而刷子5转动安装于透明玻璃的外表面，当透明玻璃外表面附着杂物后，通过摆动刷子5对透明玻璃的外表面进行清理，保持较高的透明度。
如图6所示，本设备还包括铅鱼6，所述铅鱼6包括椭圆体以及固定连接于椭球体7后端的尾翼8。尾翼8设有三个侧翼，其中一个侧翼竖直向上，另外两个侧翼位于竖直向上的侧翼的两边，通过铅材质的椭圆体以及三块侧翼，保持了铅鱼6在水中的稳定性。本设备中的壳体1沿着铅鱼6的长轴方向固定连接于尾翼8，且所述检测端2超出尾翼8的末端。
为了实现在线测沙，本设备还包括温度传感器、控制器和显示器。所述控制器的输出端分别与所述显示器和伸缩电机9电连接，以及控制器的输入端分别与温度传感器和检测模块电连接；所述温度传感器安装于壳体1中且温度传感器感应端外露。本设备实现在线检测的原理：控制器和显示器安装在水质检测中心，控制器通过电缆与显示器、温度传感器和检测模块电连接。而壳体1通过钢丝绳、缆绳等悬浮于水中的合适深度，控制器远程使检测模块工作后，检测端2的红外线发光孔3射出光线，一部分光线被吸收和散射，另一部分光线透过溶液被旁边的接收孔4接收，检测模块经过设定的程序计算后将检测结果反馈至控制器，最终呈现在显示器上，同时也将水温在显示器上显示出来，实现远程在线测量。
本实施例中温度传感器的具体设置如下：
壳体1的前端设有可拆分的锥形外壳19，具体的拆分结构：锥形外壳19设有与壳体1等直径的连接圆筒20，圆筒20的一端与锥形外壳19固定连接，以及另外一端通过螺纹连接方式与壳体1的前端可拆分连接。而温度传感器安装于圆筒20中，且圆筒20的侧壁设有四个与圆筒20内腔连通的过水孔21。四个过水孔21沿着周向均匀分布。壳体1悬挂于水中后，锥形外壳19起到减小水阻的作用，水流通过过水孔21流经圆筒20的内腔，使得水与温度传感器接触，从而测得水温。而锥形外壳19和圆筒20采用可拆分的连接方式与壳体1连接，目的在于：当过水孔21被堵后，通过拆分圆筒20，实现快速清理疏通，后期使用非常方便。
为了避免水中障碍物影响检测端2的在线检测，提高水中含沙量检测结果的准确性，本设备还包括导向组件。导向组件的具体结构如下：
如图3所示，导向组件包括弹片12组以及安装于壳体1中的伸缩电机9和固定环10，检测模块位于壳体1的安装腔中，而壳体1的侧壁内部设有沿轴向延伸的环状内腔11，所述固定环10滑动连接于所述环状内腔11中且固定环10的中心轴与壳体1的中心轴重合。
所述壳体1的开口端设有三十个沿着周向分布且分别与所述环状内腔11连通的通孔13，所述弹片12组包括三十个弹片12，所有弹片12与所有通孔13一一对应且每个弹片12滑动连接于对应的通孔13中。其中弹片12的数量以及通孔13的数量可以根据实际情况而增加或者减少，本实施例不限定。所有弹片12沿着壳体1的周向均匀分布。弹片12的弯曲段16伸缩后形成伞状分布，而均匀分布的伞状分布可使每个弹片12受到的水阻相同，起到了导流的作用，有利于壳体1在水中保持受力平衡，维持壳体1与水流方向相同的状态。壳体1的侧壁内部设有用于安装所述伸缩电机9的长条形内腔17，所述长条形内腔17通过连接通道与所述环状内腔11连接。所述伸缩电机9的伸缩杆18固定连接于固定环10的一端，每个弹片12的一端分别固定连接于固定环10的另外一端。具体地，伸缩电机9的伸缩杆18从连接通道伸入环状内腔11中。所述连接通道内设有套设于伸缩杆18的密封圈14，用于阻断水流进入长条形内腔17。密封圈14仅能使伸缩杆18通过而阻断了水进入长条形内腔17，避免水与伸缩电机9直接接触，保证了伸缩电机9的正常工作。同时，长条形通孔13与壳体1的内腔是独立的，水也不会通过长条形通孔13进入用于安装检测模块的安装腔中，即不影响检测模块的正常工作。另外，伸缩电机9设有四个；四个伸缩电机9沿着周向均匀分布。四个伸缩电机9提供足够强的推力和拉力，以克服弹片12的弹力将所有的弹片12顺利从通孔13中伸出以及顺利缩回所有的通孔13中。
本实施例中每个所述弹片12均包括直线段15和弯曲段16，所述弯曲段16往壳体1的径向外侧倾斜且弯曲段16可弹性形变，进一步地，如图4、图5和图7所示，每个所述弯曲段16往壳体1的径向外侧倾斜后继续往壳体1的轴向延伸，且弯曲段16的延伸方向与弯曲段16的伸出方向一致。四个伸缩电机9在控制器的发出的指令下同时将伸缩杆18伸出，四个伸缩杆18推动固定环10在环状内腔11中往开口方向滑动，所有的弹片12的弯曲段16从壳体1中伸出。由于弯曲段16本身具有保持往径向外侧倾斜的弯曲弹性，伸出壳体1后弯曲段16在弹力作用下恢复弯曲的状态，进而使所有的弯曲段16形成均匀的伞状分布。当水中的草、叶、枯枝等障碍物随水流经过检测端2时，障碍物被弹片12引导至检测端2的四周，绕开了检测端2。检测模块通过导线实现远程在线实时检测，无障碍物影响后，大大减小了障碍物遮挡检测端2的可能性，提高检测结果的准确度。另外，相邻两个弹片12之间存在很大的缝隙，水流从这些缝隙中流过，从而不影响水中含沙量的测量。而检测模块停止工作后，伸缩电机9的伸缩杆18缩回，拉动固定环10反向移动，同时所有的弹片12的弯曲段16通过弹性形变慢慢缩回通孔13中，以待下次使用。由于通孔13和环状内腔11均是浸泡在水中，为了避免出现生锈的问题，本实施例中壳体1、固定环10和弹片12的材料均为不锈钢，且弯曲段16的材料为弹性不锈钢，而铅鱼6则采用外涂防锈漆的方式防锈。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (8)
1.一种在线式光电测沙仪，包括测圆柱形的壳体，以及密封安装于壳体中的检测模块；所述检测模块的检测端外露于于所述壳体的一端开口；
其特征在于：还包括导向组件；所述导向组件包括弹片组以及安装于壳体中的伸缩电机和固定环；所述壳体的侧壁内部设有沿轴向延伸的环状内腔，所述固定环滑动连接于所述环状内腔中且固定环的中心轴与壳体的中心轴重合；
所述壳体的开口端设有多个沿着周向分布且分别与所述环状内腔连通的通孔，所述弹片组包括多个弹片，所有弹片与所有通孔一一对应且每个弹片滑动连接于对应的通孔中；所述伸缩电机的伸缩杆固定连接于固定环的一端，每个弹片的一端分别固定连接于固定环的另外一端；每个所述弹片均包括直线段和弯曲段，所述弯曲段往壳体的径向外侧倾斜且弯曲段可弹性形变，通过伸缩电机的伸缩杆推动固定环在环状内腔中滑动，进而使所有的弹片的弯曲段从壳体中伸出且呈伞状分布；
所述壳体的侧壁内部设有用于安装所述伸缩电机的长条形内腔；所述长条形内腔通过连接通道与所述环状内腔连接，所述伸缩电机的伸缩杆从连接通道伸入环状内腔中；所有弹片沿着壳体的周向均匀分布。
2.根据权利要求1所述的在线式光电测沙仪，其特征在于：所述连接通道内设有套设于伸缩杆的密封圈，用于阻断水流进入长条形内腔。
3.根据权利要求2所述的在线式光电测沙仪，其特征在于：所述伸缩电机设有四个；四个伸缩电机沿着周向均匀分布。
4.根据权利要求1所述的在线式光电测沙仪，其特征在于：每个所述弯曲段往壳体的径向外侧倾斜后继续往壳体的轴向延伸，且弯曲段的延伸方向与弯曲段的伸出方向一致。
5.根据权利要求1所述的在线式光电测沙仪，其特征在于：所述固定环和弹片的材料均为不锈钢，且弯曲段的材料为弹性不锈钢。
6.根据权利要求1所述的在线式光电测沙仪，其特征在于：还包括铅鱼，所述铅鱼包括椭圆体以及固定连接于椭球体后端的尾翼。
7.根据权利要求6所述的在线式光电测沙仪，其特征在于：所述壳体沿着铅鱼的长轴方向固定连接于尾翼，且所述检测端超出尾翼的末端。
8.根据权利要求1所述的在线式光电测沙仪，其特征在于：还包括温度传感器、控制器和显示器；所述控制器的输出端分别与所述显示器和伸缩电机电连接，以及控制器的输入端分别与温度传感器和检测模块电连接；所述温度传感器安装于壳体中且温度传感器感应端外露。
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