CN209027992U - 一种宽量程光学后向散射测沙仪探头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种宽量程光学后向散射测沙仪探头，所述测沙仪探头包括：连接部，所述连接部上设有螺纹，且所述螺纹上安装有信号触点，所述信号触点可进行信号数据的传输；中央处理单元，所述中央处理单元密封于所述测沙仪探头中心的圆柱体内，所述中央处理单元的第一端与所述信号触点通信连接，所述中央处理单元的第二端与所述连接部连接；红外传感器，所述传感器与所述中央处理单元的第三端通信连接。通过本实用新型，解决了后向散射测沙仪量程小，无法在高含沙量区域使用，仪器体积大的技术问题，达到了结构简单、安装拆卸简单，易于集成至其他设备、测量量程广、精度高的技术效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及水文监测中的含沙量测量技术领域，尤其涉及一种宽量程光学后向散射测沙仪探头。
背景技术
水体含沙量测量是水文要素观测的一项十分重要的基础内容。后向散射红外测沙仪在含沙量测量中使用广泛，测量精度较高。它通过接收光后向波散射强度间接测量含沙量。后向散射强度在低含沙量时随含沙量增大而增大，高至一定临界含沙量时转而呈减小趋势，即理论上同一后向散射强度对应一高一低两个含沙量数值，测量值与含沙量对应曲线存在拐点。
但本申请发明人在实现本申请实施例中的技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
后向散射红外测沙仪量程普遍较低，河口海岸粘性泥沙环境内有效量程一般仅至5kg/m3。
发明内容
本实用新型实施例通过提供一种宽量程光学后向散射测沙仪探头，解决了后向散射测沙仪量程小，无法在高含沙量区域使用，仪器体积大的技术问题，达到了结构简单、安装拆卸简单，易于集成至其他设备、测量量程广、精度高的技术效果。
本实用新型实施例提供了一种宽量程光学后向散射测沙仪探头，所述测沙仪探头包括：连接部，所述连接部上设有螺纹，且所述螺纹上安装有信号触点，所述信号触点可进行信号数据的传输；中央处理单元，所述中央处理单元密封于所述测沙仪探头中心的圆柱体内，所述中央处理单元的第一端与所述信号触点通信连接，所述中央处理单元的第二端与所述连接部连接；对含沙量进行透射光和后向散射光的红外传感器，所述传感器与所述中央处理单元的第三端通信连接，所述红外传感器同时集成在所述测沙仪探头的U形发射接收柱的两侧，其中一侧为透射光红外传感器发射端和后向散射红外光传感器的发射和接收端，另一侧为透射光红外传感器的接收端。
优选的，所述中央处理器转换后的光电信号，可以通过信号触点可进行信号数据的传输。
优选的，所述信号触点可回弹。
优选的，所述连接部的螺纹末端设有防水胶圈，所述防水胶圈可配合所述螺纹实现探头在旋入内螺纹后具有防水密闭效果，防水等级IPX8。
优选的，所述的透射光红外传感器采用单频率单功率发射，其发射功率和两个发射柱间距通过室内对透射光、后向散射光红外传感器测量值NTU与含沙量的标定实验结果提前设定。
优选的，所述的测沙仪探头体积不大于12cm3，所述U形发射柱根据室内实验确定间距。
本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：
1、本实用新型实施例通过提供一种宽量程光学后向散射测沙仪探头，所述测沙仪探头包括：连接部，所述连接部上设有螺纹，且所述螺纹上安装有信号触点，所述信号触点可进行信号数据的传输；中央处理单元，所述中央处理单元密封于所述测沙仪探头中心的圆柱体内，所述中央处理单元的第一端与所述信号触点通信连接，所述中央处理单元的第二端与所述连接部连接；对含沙量进行透射光和后向散射光的红外传感器，所述传感器与所述中央处理单元的第三端通信连接，所述红外传感器同时集成在所述测沙仪探头的U形发射接收柱的两侧，其中一侧为透射光红外传感器发射端和后向散射红外光传感器的发射和接收端，另一侧为透射光红外传感器的接收端。解决了后向散射测沙仪量程小，无法在高含沙量区域使用，仪器体积大的技术问题，达到了结构简单、安装拆卸简单，易于集成至其他设备、测量量程广、精度高的技术效果。
2、本实用新型实施例通过所述连接部的螺纹末端设有防水胶圈，所述防水胶圈可配合所述螺纹实现探头在旋入内螺纹后具有防水密闭效果，防水等级IPX8。提高了密封防水效果，进一步达到了提高量程、适应不同水域的技术效果。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种自容式测沙仪监测探头的结构示意图。
图2为本实用新型实施例提供的后向散射光测量值NTU和透射光测量值NTU与含沙量关系曲线示意图。
附图标记说明：连接部1；中央处理单元2；红外传感器3；防水胶圈4；信号触点5。
具体实施方式
本实用新型实施例提供了一种宽量程光学后向散射测沙仪探头，解决了后向散射测沙仪量程小，无法在高含沙量区域使用，仪器体积大的技术问题，达到了结构简单、安装拆卸简单，易于集成至其他设备、测量量程广、精度高的技术效果。
本实用新型实施例中的技术方案，总体结构如下：一种宽量程光学后向散射测沙仪探头，所述测沙仪探头包括：连接部，所述连接部上设有螺纹，且所述螺纹上安装有信号触点，所述信号触点可进行信号数据的传输；中央处理单元，所述中央处理单元密封于所述测沙仪探头中心的圆柱体内，所述中央处理单元的第一端与所述信号触点通信连接，所述中央处理单元的第二端与所述连接部连接；对含沙量进行透射光和后向散射光的红外传感器，所述传感器与所述中央处理单元的第三端通信连接，所述红外传感器同时集成在所述测沙仪探头的U形发射接收柱的两侧，其中一侧为透射光红外传感器发射端和后向散射红外光传感器的发射和接收端，另一侧为透射光红外传感器的接收端。通过本实用新型，解决了后向散射测沙仪量程小，无法在高含沙量区域使用，仪器体积大的技术问题，达到了结构简单、安装拆卸简单，易于集成至其他设备、测量量程广、精度高的技术效果。
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
如图1所示，本实用新型实施例提供了一种宽量程光学后向散射测沙仪探头，所述测沙仪探头包括：
连接部1，所述连接部1上设有螺纹，且所述螺纹上安装有信号触点5，所述信号触点5可进行信号数据的传输；进一步的，所述连接部1采用螺纹设计，且所述连接部1螺纹上安装有信号触点5，信号触点5一端与光电信号转换的中央处理器2连接，中央处理器2转换后的光电信号，可以通过信号触点5可进行信号数据的传输。进一步的，所述信号触点5可回弹。进一步的，所述连接部1的螺纹末端设有防水胶圈，所述防水胶圈可配合所述螺纹实现探头在旋入内螺纹后具有防水密闭效果，防水等级为IPX8。
具体的，如图1所示，所述连接部1上采用螺纹设计，可以方便安装于其他设备单元中，连接部1螺纹上安装有信号触点5，信号触点5一端与光电信号转换的中央处理器2连接，信号触点5可进行信号数据的传输；中央处理单元2密封于中心圆柱体内，所述中央处理单元2一端与所述连接部1的另一端连接，一端与透射光及后向散射光红外传感器3连接；对含沙量进行透射光和后向散射光的红外传感器3，所述两组红外传感器3的一端与所述中央处理单元2连接，两组红外传感器3同时集成在U形发射接收柱的两侧，其中一侧为透射光红外传感器3发射端和后向散射红外光传感器的发射和接收端，另一侧为透射光红外传感器3的接收端。采用螺纹设计，可以方便安装于其他设备单元中，连接部螺纹上安装有信号触点5，信号触点5一端与光电信号转换的中央处理器连接2，中央处理器2转换后的光电信号，可以通过信号触点5可进行信号数据的传输。信号触点5采用可回弹式设计，在旋入内螺纹筒壁内过程中，触点被内螺纹回弹至触点槽内，连接部全部旋入后，触点到达内螺纹对应触点槽内，触点弹出，实现信号连接和传递。在螺纹末端设计有防水胶圈4，配合螺纹设计实现探头在旋入内螺纹后具有防水密闭效果，防水等级为IPX8。
中央处理单元2，所述中央处理单元2密封于所述测沙仪探头中心的圆柱体内，所述中央处理单元2的第一端与所述信号触点5通信连接，所述中央处理单元2的第二端与所述连接部1连接；
具体的，如图1-2所示，所述中央处理单元2位于密封于所述测沙仪探头中心的圆柱体内，所述中央处理单元2工作包括如下步骤：
步骤S1:仪器出厂前根据室内对后向散射红外传感器3和透射红外传感器3测量值NTU和含沙量的标定曲线，调整透射光发射频率和功率，使得后向散射红外传感器的测量值NTU与含沙量标定曲线的拐点包含于透射红外传感器3的测量值NTU与含沙量的标定曲线的高精度区间(快速响应段)，在中央处理单元2中设定透射红外传感器3的发射功率，同时确定两个发射柱间距，设定透射光红外传感器对应的后向散射红外传感器标定曲线拐点的含沙量值SSC临界；
步骤S2：后向散射红外传感器3与透射光红外传感器3每次测量交替发射10次，每次测量结果取10次测量平均值，测量值传至中央处理器，根据透射光红外传感器第一次计算含沙量SSC第一次：
SSC第一次＝f(NTU透射)
其中，NTU透射为透射光红外传感器3测量后经过光电转换后的测量浊度值。
判断SSC第一次与SSC临界大小关系，并确定后向散射红外传感器3标定曲线方程的使用段，完成含沙量测量：
其中，NTU后向散射后向散射红外传感器3测量后经过光电转换后的测量浊度值，f1和f2分别代表后向散射红外传感器3NTU与含沙量标定曲线拐点的前半段和后半段。
对含沙量进行透射光和后向散射光的红外传感器3，所述传感器3与所述中央处理单元2的第三端通信连接，所述红外传感器3同时集成在所述测沙仪探头的U形发射接收柱的两侧，其中一侧为透射光红外传感器发射端和后向散射红外光传感器3的发射和接收端，另一侧为透射光红外传感器3的接收端。进一步的，所述的透射光红外传感器3采用单频率单功率发射，其发射功率和两个发射柱间距通过室内对透射光、后向散射光红外传感器3测量值NTU与含沙量的标定实验结果提前设定。
具体的，所述的透射光红外传感器3采用单频率单功率发射，其发射功率和两个发射柱间距通过室内对透射光、后向散射光红外传感器3测量值NTU与含沙量的标定实验结果提前设定，调整透射光发射频率和功率，使得后向散射红外传感器3的测量值NTU与含沙量标定曲线的拐点包含于透射红外传感器3的测量值NTU与含沙量的标定曲线的高精度区间(快速响应段)，并确定后向散射红外传感器3的测量值NTU与含沙量标定曲线的拐点所对应的透射红外传感器3的含沙量值SSC临界。后向散射红外传感器3与透射光红外传感器3每次测量交替发射10次，每次测量结果取10次测量平均值。
进一步的，所述的测沙仪探头体积不大于12cm3，所述U形发射柱根据室内实验确定间距。
具体的，为保证测量准确度，所述测沙仪探头体积设计应不大于12cm3，所述U形发射柱可根据室内实验和实际情况确定间距。
本实用新型实施例提供的一种宽量程光学后向散射测沙仪探头，具有如下技术效果：
1、本实用新型实施例通过提供一种宽量程光学后向散射测沙仪探头，所述测沙仪探头包括：连接部，所述连接部上设有螺纹，且所述螺纹上安装有信号触点，所述信号触点可进行信号数据的传输；中央处理单元，所述中央处理单元密封于所述测沙仪探头中心的圆柱体内，所述中央处理单元的第一端与所述信号触点通信连接，所述中央处理单元的第二端与所述连接部连接；对含沙量进行透射光和后向散射光的红外传感器，所述传感器与所述中央处理单元的第三端通信连接，所述红外传感器同时集成在所述测沙仪探头的U形发射接收柱的两侧，其中一侧为透射光红外传感器发射端和后向散射红外光传感器的发射和接收端，另一侧为透射光红外传感器的接收端。解决了后向散射测沙仪量程小，无法在高含沙量区域使用，仪器体积大的技术问题，达到了结构简单、安装拆卸简单，易于集成至其他设备、测量量程广、精度高的技术效果。
2、本实用新型实施例通过所述连接部的螺纹末端设有防水胶圈，所述防水胶圈可配合所述螺纹实现探头在旋入内螺纹后具有防水密闭效果，防水等级IPX8。提高了密封防水效果，进一步达到了提高量程、适应不同水域的技术效果。
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种宽量程光学后向散射测沙仪探头，其特征在于，所述测沙仪探头包括：
连接部，所述连接部上设有螺纹，且所述螺纹上安装有信号触点，所述信号触点可进行信号数据的传输；
中央处理单元，所述中央处理单元密封于所述测沙仪探头中心的圆柱体内，所述中央处理单元的第一端与所述信号触点通信连接，所述中央处理单元的第二端与所述连接部连接；
对含沙量进行透射光和后向散射光的红外传感器，所述传感器与所述中央处理单元的第三端通信连接，所述红外传感器同时集成在所述测沙仪探头的U形发射接收柱的两侧，其中一侧为透射光红外传感器发射端和后向散射红外光传感器的发射和接收端，另一侧为透射光红外传感器的接收端。
2.如权利要求1所述的宽量程光学后向散射测沙仪探头，其特征在于，所述中央处理器转换后的光电信号，可以通过信号触点可进行信号数据的传输。
3.如权利要求1所述的宽量程光学后向散射测沙仪探头，其特征在于，所述信号触点可回弹。
4.如权利要求1所述的宽量程光学后向散射测沙仪探头，其特征在于，所述连接部的螺纹末端设有防水胶圈，所述防水胶圈可配合所述螺纹实现探头在旋入内螺纹后具有防水密闭效果，防水等级为IPX8。
5.如权利要求1所述的宽量程光学后向散射测沙仪探头，其特征在于，所述的透射光红外传感器采用单频率单功率发射，其发射功率和两个发射柱间距通过室内对透射光、后向散射光红外传感器测量值NTU与含沙量的标定实验结果提前设定。
6.如权利要求1所述的宽量程光学后向散射测沙仪探头，其特征在于，所述的测沙仪探头体积不大于12cm3，所述U形发射柱根据室内实验确定间距。
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| CN201821581357.3U CN209027992U (zh) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | 一种宽量程光学后向散射测沙仪探头 |
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| CN111443020A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-07-24 | 天宇利水信息技术成都有限公司 | 一种用于水体泥沙含量监测的传感器 |
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- 2018-09-27 CN CN201821581357.3U patent/CN209027992U/zh active Active
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| CN111443020B (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-08 | 天宇利水信息技术成都有限公司 | 一种用于水体泥沙含量监测的传感器 |
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