CN203191027U

CN203191027U - 倾角式冲刷传感器

Info

Publication number: CN203191027U
Application number: CN 201320218726
Authority: CN
Inventors: 丁勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2023-04-25

Abstract

本实用新型公开一种倾角式冲刷传感器，由固定板、U形环、链条、上壳体、下壳体、导线、倾角传感模块、垫板、密封板、垫块、配重块组成。冲刷环境中，水流的变化会带动倾角式冲刷传感器发生晃动，测得的倾角数据不断变化，而土体状态则相对稳定，处在土中的倾角式冲刷传感器测得的倾角数据几乎不变。将若干只倾角式冲刷传感器按一定间隔分别安装在同一地点的不同深度位置，根据传感器测得的倾角数据区分水体和土体，确定泥面位置。本实用新型利用倾角数据的变化幅度和频率来判断泥面位置，因而不受温度变化等因素干扰。本实用新型构造简单、安装方便，可根据使用条件和要求改变测量精度和测量深度范围，在多个监测地点安装本实用新型的监测装置，实现区域性冲刷监测。

Description

倾角式冲刷传感器

技术领域

本实用新型涉及一种水利工程监测装置，具体涉及一种倾角式冲刷传感器。

背景技术

在水利、取排水、海河岸堤坝防护、桥梁、海洋平台等工程中，水流的冲刷对结构造成破坏的现象相当普遍。结构物地基往往由于水流的冲蚀而使得其强度降低，给结构物的安全带来隐患。因为水流的冲刷都在水下，一般很难及时发现，而结构物一旦由于冲刷产生破坏时，往往导致都是诸如垮塌等恶性事故，危及广大人民群众的财产和生命安全。

目前的冲刷监测方法主要有人工深度尺、声纳、雷达和时域反射计(TDR)等，但是这些方法在实际工程应用中具有很大局限性，比如有离线、精度低、稳定性差、成本高和传感元件耐久性差等缺点，难于实时、准确监测桩基和堤岸的冲刷状态。

在冲刷环境中，水流变化会带动水滴形悬挂物发生晃动，这与在土体中相对稳定的状态不同。基于此特性，本实用新型提供一种新型的冲刷传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于水流变化导致悬挂物体晃动的原理、具有高耐久性、制作简单、成本较低的倾角式冲刷传感器，用以监测水下冲刷变化。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

倾角式冲刷传感器包括固定板、U形环、链条、上壳体、下壳体、导线、倾角传感模块、垫板、密封板、垫块、配重块。下壳体为半球体，内部中心有圆柱槽，可以放入配重块和垫块；开口端内壁有螺纹，内侧垫有密封板，罩住放有配重块和垫块的圆柱槽。上壳体为圆锥体，开口端外壁有螺纹与下壳体的螺纹连接，夹紧密封板；内部有两层圆柱槽，内侧圆柱槽顶部到上壳体外侧壁开有通线孔。垫板为厚圆板，倾角传感模块安装在垫板上表面中部，垫板固定在两层圆柱槽台阶面上，倾角传感模块朝内。导线一端与倾角传感模块连接，另一端从上壳体的通线孔引出。链条为两个链条环，一端固定在上壳体顶部，另一端套入U形环。U形环有曲线段和直线段，直线段上有螺纹。固定板为钢制平板，四角附近各有一个螺栓孔，中心线上有两个螺栓孔，U形环的直线段分别插入固定板的螺栓孔，螺栓固定连接。

倾角式冲刷传感器工作原理和方法如下：

冲刷环境中，水流的变化会带动倾角式冲刷传感器发生晃动，测得的倾角数据不断变化，而土体状态则相对稳定，处在土中的倾角式冲刷传感器测得的倾角数据几乎不变；根据以上特性，可通过测量倾角式冲刷传感器的倾角变化幅度和频率来区分水体和土体。将若干只倾角式冲刷传感器按一定间隔分别安装在同一地点的不同深度位置，在确定各倾角式冲刷传感器深度位置的基础上，根据倾角式冲刷传感器测得的倾角数据区分水体和土体，找到水土界面的深度位置，即为泥面位置。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：

(1) 本实用新型的测量原理简单可靠：在水中的传感器因水流作用发生晃动，倾角数据不断变化，而土体则相对稳定，传感器的倾角数据几乎不变，根据这种差异来区分水体和土体，确定泥面位置。这种冲刷监测方法，主要根据倾角数据的变化幅度和频率来判断泥面位置，因而不受温度变化等因素干扰；

(2) 本实用新型的传感装置制作工艺简单，安装方便，有广阔的应用前景和良好的经济效益；

(3) 本实用新型的测试精度高，其测试精度可达0.2m，并且可以根据具体要求改变精度，其精度主要可以通过改变倾角传感探头数量以及探头间距大小实现；

(4) 本实用新型无需对安装位置进行限制，只要确保监测时至少有两个不同深度的倾角式传感器分别在水体和土体中即可确定泥面位置；

(5) 本实用新型可对多个监测点同时进行冲刷监测，可按照监测需求，在多个监测点安装倾角式冲刷传感器，实现区域性整体冲刷监测。

附图说明

图1 为倾角式冲刷传感器结构示意图。

图2 为实施例1安装示意图。

图3为支撑架结构图，其中图3（a）为支撑架结构正视图，图3（b）为支撑架结构俯视图。

图4 为实施例2安装示意图。

图中各标号：倾角式冲刷传感器1，固定板11，U形环12，链条13，上壳体14，下壳体15，导线16，倾角传感模块17，垫板18，密封板19，垫块20，配重块21，支撑架2，上斜撑22，水平支撑23，下斜撑24，支撑板25，固定架3，锚碇4，卡槽41，连接件5。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

结合图1，倾角式冲刷传感器1包括固定板11、U形环12、链条13、上壳体14、下壳体15、导线16、倾角传感模块17、垫板18、密封板19、垫块20、配重块21。下壳体15为半球体，内部中心有圆柱槽，可以放入配重块21和垫块20；开口端内壁有螺纹，内侧垫有密封板19，罩住放有配重块21和垫块20的圆柱槽。上壳体14为圆锥体，开口端外壁有螺纹与下壳体15的螺纹连接，夹紧密封板19；内部有两层圆柱槽，内侧圆柱槽顶部到上壳体14外侧壁开有通线孔。垫板18为厚圆板，倾角传感模块17安装在垫板18上表面中部，垫板18固定在两层圆柱槽台阶面上，倾角传感模块17朝内。导线16一端与倾角传感模块17连接，另一端从上壳体14的通线孔引出。链条13为两个链条环，一端固定在上壳体14顶部，另一端套入U形环12。U形环12有曲线段和直线段，直线段上有螺纹。固定板11为钢制平板，四角附近各有一个螺栓孔，在中心线上有两个螺栓孔，U形环12的直线段分别插入固定板11的螺栓孔，螺栓固定连接。

上述倾角式冲刷传感器1制作方法，包括以下几个步骤：

（a1）将配重块21放入下壳体15圆柱槽内，圆柱槽空余部分用垫块20填平；

（a2）将密封板19放入下壳体15开口端底部，罩住放有配重块21和垫块20的圆柱槽；

（a3）将倾角传感模块17固定在垫板18上，导线16一端与倾角传感模块17连接，另一端从上壳体14的通线孔穿出；

（a4）将倾角传感模块17朝内，垫板18螺钉固定在上壳体14内的两层圆柱槽台阶面上；

（a5）将上壳体14开口端螺纹与下壳体15开口端螺纹连接，夹紧密封板19；

（a6）将链条13的一端与上壳体14顶端表面连接成一体，另一端套入U形环12内；

（a7）将U形环12直线段对应穿过固定板11的螺栓孔，螺栓固定连接。

倾角式冲刷传感器1工作原理和方法如下：

冲刷环境中，水流的变化会带动倾角式冲刷传感器1发生晃动，测得的倾角数据不断变化，而土体状态则相对稳定，处在土中的倾角式冲刷传感器1测得的倾角数据几乎不变；根据以上特性，可通过测量倾角式冲刷传感器1的倾角变化幅度和频率来区分水体和土体。将若干只倾角式冲刷传感器1按一定间隔分别安装在同一地点的不同深度位置，在确定各倾角式冲刷传感器1深度位置的基础上，根据倾角式冲刷传感器1测得的倾角数据区分水体和土体，找到水土界面的深度位置，即为泥面位置。

根据本实用新型的倾角式冲刷传感器1，提供两种具体实施例。

实施例1：

结合图2和图3，本实施例是适用于水下结构正在施工时，对倾角式冲刷传感器1的安装。

本实施例由倾角式冲刷传感器1和支撑架2组成。

上述支撑架2包括上斜撑22、水平支撑23、下斜撑24、支撑板25。上斜撑22、水平支撑23、下斜撑24都为角钢，它们的一端是焊接在一起，各自的另一端固定在水下结构侧壁上。支撑板25为钢板，相对的两边沿焊接在水平支撑23上，四角附近各有一个螺栓孔，用于固定倾角式冲刷传感器1的固定板11，靠近中心线上有两个螺栓孔，用于穿过倾角式冲刷传感器1的U形环12直线段。

本实施例的具体实施步骤如下：

（b1）将倾角式冲刷传感器1的固定板11与支撑架2的支撑板25螺栓连接；

（b2）将若干个装有倾角式冲刷传感器1的支撑架2的三叉端依次沿深度从下往上与水下结构侧壁固定连接，保证水下结构施工完毕后有多个倾角式冲刷传感器1在土体中即可。

实施例2：

结合图4，本实施例是适用于水下结构使用期间，对倾角式冲刷传感器1的安装。

本实施例由倾角传感装置和连接件5组成。

上述倾角传感装置由倾角式冲刷传感器1、固定架3、锚碇4组成。

上述固定架3为L形型钢焊接而成的格构式管架，每一层焊有钢板。

上述锚碇4为钢制圆锥筒，内部焊有钢筋、灌满混凝土，顶面设有圆形卡槽41，固定架3在卡槽41范围之内。

本实施例的具体实施步骤如下：

（c1）将多个倾角式冲刷传感器1的固定板11依次与固定架3内每一层的钢板螺栓连接固定，保证倾角式冲刷传感器1竖直安装在固定架3内；

（c2）将固定架3根部与锚碇4内的钢筋焊接，并浇筑混凝土；

（c3）将钢护筒套在固定架3外，底端插入锚碇4顶面的卡槽41内；

（c4）将钢护筒连同倾角传感装置一同立置于监测点；

（c5）锤击钢护筒，使钢护筒带动倾角传感装置插入土中，直至倾角传感装置大部分在泥面以下、小部分在泥面以上的位置，然后缓缓提起钢护筒，使水下泥沙逐渐充填空隙；

（c6）将连接件5把倾角传感装置的固定架3和水下结构侧壁固定连接。

本实用新型可以根据冲刷区域的监测要求，布设由多个倾角式冲刷传感器1组成的冲刷监测系统。在倾角式冲刷传感器1所在的水域上方加装支架，支架上有小型太阳能电池板、蓄电池、倾角数据采集仪、GPRS发射器。倾角数据采集仪通过导线与水下的倾角式冲刷传感器相连，采集数据后通过GPRS发射器无线发送给监控室的上位机。倾角数据采集仪、GPRS发射器通过小型太阳能电池板、蓄电池提供电源。以上的布设方式，可以实现该区域冲刷状态的远程实时自动监测。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种倾角式冲刷传感器，其特征在于：倾角式冲刷传感器（1）包括固定板（11）、U形环（12）、链条（13）、上壳体（14）、下壳体（15）、导线（16）、倾角传感模块（17）、垫板（18）、密封板（19）、垫块（20）、配重块（21）；下壳体（15）为半球体，内部中心有圆柱槽，可以放入配重块（21）和垫块（20），开口端内壁有螺纹，内侧垫有密封板（19），罩住放有配重块（21）和垫块（20）的圆柱槽；上壳体（14）为圆锥体，开口端外壁有螺纹与下壳体（15）的螺纹连接，夹紧密封板（19），内部有两层圆柱槽，内侧圆柱槽顶部到上壳体（14）外侧壁开有通线孔；垫板（18）为厚圆板，倾角传感模块（17）安装在垫板（18）上表面中部，垫板（18）固定在两层圆柱槽台阶面上，倾角传感模块（17）朝内；导线（16）一端与倾角传感模块（17）连接，另一端从上壳体（14）的通线孔引出；链条（13）为两个链条环，一端固定在上壳体（14）顶部，另一端套入U形环（12）。U形环（12）有曲线段和直线段，直线段上有螺纹；固定板（11）为钢制平板，四角附近各有一个螺栓孔，在中心线上有两个螺栓孔，U形环（12）的直线段分别插入固定板（11）的螺栓孔，螺栓固定连接。