CN210243836U - 浸入式淤泥沉积传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种浸入式淤泥沉积传感器，包括立杆、第一子传感器和第二子传感器，第一子传感器和第二子传感器均固定在立杆上，二者垂直方向间距固定；第一子传感器和第二子传感器均与控制器数据相连，在测量时，立杆插入到淤泥底部，第一子传感器在第二子传感器下方，水位的高度高于第二子传感器，控制器控制第一子传感器向淤泥底部发射超声波信号，控制器获取第一子传感器和第二子传感器分别收到回波信号的时间。本实用新型通过设置两个子传感器，可克服不同介质和不同温度下信号传输速度存在差异进而导致测量不准确的问题。

Description

浸入式淤泥沉积传感器

技术领域

本实用新型属于淤泥监测领域，特别涉及一种可全天候工作的浸入式、介质不影响测量结果的淤泥沉积传感器。

背景技术

淤泥是静水或缓慢的流水环境中沉积、经生物化学作用形成、天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土。在有微生物参与作用的条件下形成近代沉积物，富含有机物，通常呈灰黑色；力学强度低，压缩性强，其抗震性能很差。在强烈地震作用下，易引起建筑物地基沉陷。

在水土保持的科学研究中需要监测在流域中淤泥沉积的形成模型，以研究各大流域各个季节、天气变化下的流域淤泥沉积过程。目前此领域方法主要有：测杆法、静力触探法、超声波探测法、放射线探测法等。目前此类装置受周围影响较大，且需人工操作，存在效率低、精度差、安全性差等问题。

因此，需要提供一种全天候、全自动、测量精度高的浸入式淤泥沉积传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种浸入式淤泥沉积传感器，该传感器通过设置两个子传感器，可克服不同介质和不同温度下信号传输速度存在差异进而导致测量不准确的问题。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：浸入式淤泥沉积传感器，包括立杆、第一子传感器和第二子传感器，第一子传感器和第二子传感器均固定在立杆上，二者垂直方向间距固定；第一子传感器和第二子传感器均与控制器数据相连，在测量时，立杆插入到淤泥底部，第一子传感器在第二子传感器下方，水位的高度高于第二子传感器，控制器控制第一子传感器向淤泥底部发射超声波信号，控制器获取第一子传感器和第二子传感器分别收到回波信号的时间。本实用新型通过上述具有固定间距的两个子传感器即可实现第一子传感器到淤泥底部距离的测量。

优选的，在立杆上设有若干个固定安装孔，每个固定安装孔之间的距离已知，通过上述固定安装孔，第一子传感器和第二子传感器在立杆上的位置可调。从而可根据淤泥的厚度对第一子传感器的位置进行调整。

优选的，所述第一子传感器采用超声波传感器，密闭封装在第一壳体内，在第一壳体底面设有信号发射接收口；超声波传感器通过有线方式与控制器数据连接。

优选的，所述第二子传感器为一超声信号接收模块，密闭封装在第二壳体内，在第二壳体底面设有信号接收口；超声信号接收模块通过有线方式与控制器数据连接。

优选的，所述立杆上方设有垂直度检测仪。通过该检测仪，可以调整立杆的方向，使其尽量保持垂直，避免出现计算错误。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)由于声音信号在不同的介质及不同温度下的传输时间是不一样的，所以一般的传感器很难精确测量出这种复杂情况下的距离数据，本实用新型在测量时，立杆底部插入到淤泥内部，第一子传感器在第二子传感器下方，水位的高度高于第二子传感器，从而使第一子传感器和第二子传感器均处在同一介质内，通过对两个传感器信号接收时间的计算就能够有效避免不同介质及不同温度下的混水(泥水)中传输声音信号的速度问题，实现准确的测量。

(2)本实用新型采集的数据可通过无线方式传递到控制器，由控制器自动运行，无需人工操作，保证了操作的安全性。同时设备简单，维护允许简单，提高了工作效率。

(3)本实用新型为了使第一子传感器和第二子传感器均处在同一介质内，第一子传感器和第二子传感器在立杆上的位置可调，进而可适用于不同水位的场合。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

本实施例浸入式淤泥沉积传感器通过设置间距已知的两个子传感器，同时在测量时将两个子传感器淹没在同一种介质，通过参数的计算即可得到准确的淤泥沉积检测。具体结构如图1所示。

浸入式淤泥沉积传感器包括立杆、第一子传感器和第二子传感器，第一子传感器和第二子传感器均固定在立杆上，固定方式可为螺纹固定、卡扣固定、嵌入式固定等多种方式。

所示立柱优选为一根垂直的不锈钢或者硬质塑料管。当第一子传感器和第二子传感器通过螺纹方式固定时，可在立柱上面设有固定安装孔，每个固定安装孔之间的距离已知，然后通过螺柱将子传感器和固定安装孔进行固定。当然，也可以在立柱上设置若干个固定位置的凸起，子传感器通过卡扣固定在立柱上，这里不再赘述。为了调整立杆的方向，可在立杆上方设置垂直度检测仪。

在实际应用中，第一子传感器和第二子传感器可与控制器有线连接，控制器接收到的数据通过无线传输模块发送到远程的数据终端。具体的：第一子传感器采用超声波传感器，现有的任意超声波传感器均可。密闭封装在第一壳体内，在第一壳体底面设有信号发射接收口。在第一壳体内设有第一有线传输子模块，第一子传感器采集的信号通过第一有线传输子模块发送到控制器。第二子传感器为一超声信号接收模块，现有的可实现超声信号接收功能的模块均可。密闭封装在第二壳体内，在第二壳体底面设有信号接收口；在第二壳体内设有第二有线传输子模块，第二子传感器采集的信号通过第二有线传输子模块发送到控制器。

一般来说，第一子传感器及第二子传感器的位置需要在安装前需要固定好，并且需要精确标定好后，将精确标定好后的二个子传感器的距离数据记录下来用于后面的计算。标定有两种方法：

一种方法是，将第一子传感器及第二子传感器固定好后，将整个系统放在一个架子上，保持立杆平衡，用尺子测量出二个子传感器的距离。这种属于手工测量，精度较低。

另一种方法是：

1、先将第一子传感器及第二子传感器固定好后，将整个系统放在一个架子上，用尺子测量出第一子传感器离地面的精确距离D_e1。

2、用电脑串口连接传感器系统的串口，并通过电脑串口向传感器发送标定命令，同时将第一子传感器的高度数据D_e1发送给传感器。

3、传感器控制第一子传感器向架子底部发射超声波信号，并同时采集第一子传感器收到回波信号的时间数据T_e1及第二子传感器收到回波信号的时间数据T_e2。

4、根据下述公式即可算出第一子传感器与第二子传感器之间的距离D_a：

D_a＝(T_e2-T_e1)*D_e1/(T_e1/2)

自动保存此距离数据，用于后面淤泥沉积的测定。

本实施例浸入式淤泥沉积传感器的工作原理是：

根据上述标定的第一子传感器和第二子传感器的距离D_a；

第一子传感器向淤泥底部发射超声波信号，记录第一子传感器和第二子传感器分别收到回波信号的时间T_a、T_b；

计算得到淤泥表面至第一子传感器的距离为：

本实施例所述浸入式淤泥沉积传感器通过对两个传感器信号接收时间的计算就能够有效避免不同介质及不同温度下的混水中传输声音信号的速度问题，实现准确的测量，且成本低、可实现野外环境的无人检测，适用场合广泛。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.浸入式淤泥沉积传感器，其特征在于，包括立杆、第一子传感器和第二子传感器，第一子传感器和第二子传感器均固定在立杆上，二者垂直方向间距固定；第一子传感器和第二子传感器均与控制器数据相连，在测量时，立杆插入到淤泥底部，第一子传感器在第二子传感器下方，水位的高度高于第二子传感器，控制器控制第一子传感器向淤泥底部发射超声波信号，控制器获取第一子传感器和第二子传感器分别收到回波信号的时间。

2.根据权利要求1所述的浸入式淤泥沉积传感器，其特征在于，在立杆上设有若干个固定安装孔，每个固定安装孔之间的距离已知，通过上述固定安装孔，第一子传感器和第二子传感器在立杆上的位置可调。

3.根据权利要求1所述的浸入式淤泥沉积传感器，其特征在于，所述第一子传感器采用超声波传感器，密闭封装在第一壳体内，在第一壳体底面设有信号发射接收口；超声波传感器通过有线方式与控制器数据连接。

4.根据权利要求1所述的浸入式淤泥沉积传感器，其特征在于，所述第二子传感器为一超声信号接收模块，密闭封装在第二壳体内，在第二壳体底面设有信号接收口；超声信号接收模块通过有线方式与控制器数据连接。

5.根据权利要求1所述的浸入式淤泥沉积传感器，其特征在于，所述立杆上方设有垂直度检测仪。

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