CN200993634Y - 一种测沙颗分仪 - Google Patents

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蔡守允
戴杰
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Abstract

本实用新型涉及一种测沙颗分仪，目的在于提供一种测量与控制的精度和工作效率高，工作周期短的测沙颗分仪。一种测沙颗分仪，包括信号输入装置、微处理器、信号显示装置和显示控制装置，信号输入装置、信号显示装置和显示控制装置分别与微处理器连接，所述信号输入装置包括测沙电路和颗分电路；测沙电路中，测沙传感器的信号输出依次通过运算放大器、A/D转换器和光电耦合电路输入微处理器；颗分电路中，颗分传感器的信号输出依次通过运算放大器、A/D转换器和光电耦合电路输入微处理器；所述显示装置包括显示器、日历钟电路和蜂鸣器，它们分别与微处理器的输出端连接；所述显示控制装置包括键盘和复位电路，它们分别与微处理器的控制端连接。

Description

一种测沙颗分仪
技术领域
本实用新型涉及一种光电测量仪器，特别涉及一种测沙颗分仪。
背景技术
含沙量测量的方法和仪器有烘干称重法、比重瓶称重法、光电测沙仪、同位素测沙仪、激光浊度仪和激光测沙颗分仪等。
经典的含沙量测量方法是烘干称重法和比重瓶称重法，其测量的精度绝大程度取决于样品的处理过程，人为因素较大，费时费力，速度慢，需有较熟练的技术，特别是在模型试验过程中，不能及时确定含沙量变化，不能做到多点同步测量，且无法获得连续的含沙量变化过程，无法满足随时观测和及时调整控制加沙量的要求。
γ测沙仪是应用γ射线穿过物质中，由于同物质发生光电效应和康普顿-吴有训效应，射线强度随被测物质的增加而呈指数衰减的原理而制作的，可以测量高含沙量水体，最高可达1000kg/m3，受电源和温度的影响较小，但成本高，且需要放射性元素镅源。
光电测沙仪是近年来发展的含沙量电测仪器，其工作原理是根据浑水消光定律。一束平行光通过均匀分布的含沙水体后，透射光的强度就会减弱，一部分光被水体中的悬沙吸收，另一部分光被散射到其他方向，透射光只是入射光的一部分，由比尔定律可得：
                   Φ＝Φ0e-KSL/d
式中：Φ0——入射光通量；      K——吸收系数；
      Φ——透射光通量；       S——含沙量；
      L——光穿透浑水层的厚度；d——泥沙粒径。
光电测沙原理的应用就是采用光电转换器件，用相对测量的方法，将上式经过一系列转换，使通过清水的光通量转换为电信号V0，通过含沙水体的光通量转换为电信Vi，再经转换后得出含沙量与电信号关系式：
                  Vi＝V0e-KC/d
其中：Vi——通过含沙水体的电信号；K——系数；
      V0-通过清水的电信号；       C-含沙量(Kg/m3)；
      d——泥沙粒径(mm)；在泥沙有级配情况下，取级配曲线上d50数值。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种测量与控制的精度和工作效率高，工作周期短的测沙颗分仪。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，一种测沙颗分仪，包括信号输入装置、微处理器、信号显示装置和显示控制装置，信号输入装置、信号显示装置和显示控制装置分别与微处理器连接，其特征是：
所述信号输入装置包括测沙电路和颗分电路；所述测沙电路中，测沙传感器的信号输出依次通过运算放大器、A/D转换器和光电耦合电路输入微处理器；所述颗分电路中，颗分传感器的信号输出依次通过运算放大器、A/D转换器和光电耦合电路输入微处理器；
所述显示装置包括显示器、日历钟电路和蜂鸣器，它们分别与微处理器的输出端连接；所述显示控制装置包括键盘和复位电路，它们分别与微处理器的控制端连接。
本实用新型中，测沙传感器可自动测量水体中含沙量的变化，颗分传感器可进行泥沙颗粒级配测量，为防止电场、磁场的干扰，模拟量输入电路、A/D转换电路与单片机系统的信号传输都采用了光电耦合隔离，测量精度高。测沙颗分仪内置CPU微处理器，内含8KE2ROM和128字节RAM，数据处理快，测量效率高。
作为本实用新型的进一步改进，在微处理器上接入存储器，存储器采用非易失性数据存储器EEPROM等，使测沙颗分仪具有自动存储和记忆功能，可以保存相关系数和一些测量数据。
作为本实用新型的进一步改进，测沙传感器和颗分传感器分别和稳压电路连接，可以使信号采集的精度更高。
作为本实用新型的进一步改进，显示控制装置中设有通讯电路，实现测沙颗分仪和上位机(计算机)的通讯传输。
附图说明
图1是本实用新型实施例1结构框图
图2是图1进一步的结构框图
图3是本实用新型实施例1中微处理器以及键盘的电路图
图4是本实用新型实施例1的信号输入装置的的电路图
图5是本实用新型实施例1的时钟电路、复位电路、通信电路、蜂鸣电路和寄存器的电路图
图6是本实用新型实施例1的显示电路图
具体实施方式
下面结合实施例作进一步说明：
实施例1
如图1所示，一种测沙颗分仪，包括信号输入装置1、微处理器2、信号显示装置3、显示控制装置4和存储器6，信号输入装置1、信号显示装置3、显示控制装置4和存储器6分别与微处理器2连接。
如图2所示，信号输入装置1包括测沙电路21和颗分电路22。信号显示装置3包括显示器31、日历钟电路32和蜂鸣器33。显示控制装置4包括键盘41、复位电路42和通讯电路43，它们分别与微处理器2的控制端连接。微处理器2内含8KE2ROM和128字节RAM，微处理器2上还接有一个非易失性数据存储器6。测沙电路21中，稳压电路5连接测沙传感器23，测沙传感器23和测沙传感器23的信号输出依次通过运算放大器24、A/D转换器25和光电耦合电路26输入微处理器2输入端。颗分电路22中，稳压电路5连接颗分传感器27，颗分传感器27的信号输出依次通过运算放大器28、A/D转换器29和光电耦合电路30输入微处理器2输入端。
信号输入电路中，运算放大器24、A/D转换器25和光电耦合电路26的电路如图4所示，运算放大器24的输出信号输入A/D转换器25，A/D转换器25的输出信号输入光电耦合电路26，光电耦合电路26的输出信号输入微处理器2的P1.4和P1.5端。运算放大器24采用直流放大器。A/D转换器25采用12位精度的单极性A/D转换器。
如图5所示，存储器6采用非易失性数据存储器EEPROM，接微处理器2的P2.2、P2.3和P2.4端。日历钟电路32接微处理器2的INT1端，时钟日历电路32内含存储器，在测沙颗分仪关机后，可以自动保存日期、时钟参数等。复位装置接微处理器2的P2.0和RST端。通讯电路43接微处理器2的RDX、TXD和P1.7端，通讯电路43采用RS232串行通讯接口电路，实现测沙颗分仪和上位机(计算机)的通讯传输，在上位机上成组显示含沙量测量数据或全颗分测量数据。蜂鸣器33接微处理器2的P1.6端。
如图3所示，键盘41接微处理器2的P1.0-P1.2、P0.0-P0.7以及P2.5-P2.7端，键盘41设有12个按键，其中11个为功能键，1个复位键。
图6是显示电路图，显示电路31为8位7段红色LED显示器。
本实用新型中采用的各电路功能装置均可以从目前市场上获得。

Claims (5)

1、一种测沙颗分仪，包括信号输入装置、微处理器、信号显示装置和显示控制装置，信号输入装置、信号显示装置和显示控制装置分别与微处理器连接，其特征是：
所述信号输入装置包括测沙电路和颗分电路；所述测沙电路中，测沙传感器的信号输出依次通过运算放大器、A/D转换器和光电耦合电路输入微处理器；所述颗分电路中，颗分传感器的信号输出依次通过运算放大器A/D转换器和光电耦合电路输入微处理器；
所述显示装置包括显示器、日历钟电路和蜂鸣器，它们分别与微处理器的输出端连接；所述显示控制装置包括键盘和复位电路，它们分别与微处理器的控制端连接。
2、根据权利要求1所述的测沙颗分仪，其特征是：测沙传感器和颗分传感器分别连接稳压电路。
3、根据权利要求1所述的测沙颗分仪，其特征是：所述微处理器上还接有一个非易失性数据存储器。
4、根据权利要求1所述的测沙颗分仪，其特征是：所述微处理器控制端接有通讯电路。
5、根据权利要求1所述的测沙颗分仪，其特征是：所述显示器为8位7段红色LED数码管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103048257A (zh) * 2012-12-21 2013-04-17 华侨大学 一种砂土种类识别与颗粒组分分析装置
CN104076159A (zh) * 2014-07-22 2014-10-01 苏州南斗专利服务有限公司 一种基于单片机的测沙颗分器
CN109883912A (zh) * 2019-02-28 2019-06-14 河海大学 一种水体含沙量测量装置及方法

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