CN217033513U - 一种红外光泥沙含量测量传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种红外光泥沙含量测量传感器，包括拱形封闭结构，所述拱形封闭结构内部设置有拱形测量空间，拱形测量空间的壁面上沿弧线方向设置有多个透光封闭结构，拱形封闭结构与拱形测量空间之间设置有红外光源、散射光电接收器和透射光电接收器，所述红外光源与透射光电接收器相向设置并位于同一高度，散射光电接收器设置在红外光源和透射光电接收器之间，透光封闭结构与红外光源、散射光电接收器和透射光电接收器对应设置，本实用新型的传感器中各工作元器件之间连接紧凑，高度集成，结构简单，操作简单，且造价较低，检测效率高，节约资源，实现了含沙量测量的便捷性。

Description

一种红外光泥沙含量测量传感器

技术领域

本实用新型属于水土保持与水文技术领域，具体属于一种红外光泥沙含量测量传感器。

背景技术

对河流或引水渠道含沙量进行测量时不仅要求测量仪器有较高的测量精度，而且还要求具有实时性和便捷性，即要求测量仪器能够快速、准确、及时地测量水流的含沙情况。

泥沙测验是泥沙问题研究中的重要内容之一，而含沙量则是泥沙测验的必要测量指标。目前，多数水文站仍采用悬沙采样器取水样的方法检测含沙量。这种方法既费时又费力。因此，有必要研究和探索新的泥沙测验方法及新的测量仪器。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种红外光泥沙含量测量传感器，解决了现有的大多数水文站采用悬沙采样器取水样的方法检测含沙量，既费时又费力等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种红外光泥沙含量测量传感器，包括拱形封闭结构，所述拱形封闭结构内部设置有拱形测量空间，拱形测量空间的壁面上沿弧线方向设置有多个透光封闭结构，拱形封闭结构与拱形测量空间之间设置有红外光源、散射光电接收器和透射光电接收器，所述红外光源与透射光电接收器相向设置并位于同一高度，散射光电接收器设置在红外光源和透射光电接收器之间，透光封闭结构与红外光源、散射光电接收器和透射光电接收器对应设置。

进一步的，所述红外光源和透射光电接收器水平相向设置在拱形封闭结构底端。

进一步的，所述散射光电接收器为多个，多个散射光电接收器均匀分布设置在红外光源和透射光电接收器之间。

进一步的，所述散射光电接收器通过信号连接线与透射光电接收器连接。

进一步的，所述多个散射光电接收器设置的位置与红外光源发射的水平光线呈45゜、90゜和135゜。

进一步的，所述红外光源通过连接线与外接电源连接。

进一步的，所述红外光源为能连续发射红外光的发光二级管或红外激光。

进一步的，光封闭结构为透明封挡石英玻璃片。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型的一种红外光泥沙含量测量传感器，其主体为拱形结构，方便水流自然通过，减小了测量过程中对含沙量的扰动，增加了测量精度，同时在拱形封闭结构上设置有散射光电接收器和透射光电接收器，综合了光的散射测量和透射测量，两者检测数据相互补充，相互验证，提高了测量的精度。

与现有的悬沙采样器相比，本实用新型的传感器中各工作元器件之间连接紧凑，高度集成，结构简单，操作简单，且造价较低，检测效率高，节约资源，实现了含沙量测量的便捷性。

本实用新型的传感器上具有多角度散射光接收器，可以测得泥沙在不同方向上的散射强度，通过在前期测量前标定不同泥沙浓度与光信号产生的电信号强度曲线基础上，不仅可以计算得到泥沙浓度，同时可以根据散射光强度探测出泥沙颗粒的平均粒径，从而排除泥沙粒径大小对泥沙浓度结果测量的影响，适用场景广。

本实用新型的红外光源可以连续发射红外光，一方面可以实时进行数据检测和传输，做到连续监控，工作效率高，另一方面适用于不同浓度含沙量的测量。

附图说明

图1为一种红外光泥沙含量测量传感器剖面图；

图2为一种红外光泥沙含量测量传感器的左视图；

图3为一种红外光泥沙含量测量传感器的右视图；

附图中：1-红外光源；2-散射光电接收器；3-透射光电接收器；4-拱形封闭结构；5-连接线；6-信号连接线；7-拱形测量空间；8-透光封闭结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

如图1-3所示，本实用新型的一种红外光泥沙含量测量传感器剖面，其主要包括拱形封闭结构4、拱形封闭结构4内部开有拱形测量空间7、拱形封闭结构4和拱形测量空间7之间的集成有红外光源1、多个散射光电接收器2和透射光电接收器3，拱形封闭结构4的内壁上设置有多个透光封闭结构8，透光封闭结构8的位置与红外光源1、多个散射光电接收器2和透射光电接收器3的位置相同，其中，红外光源1和透射光电接收器3水平相向设置在拱形封闭结构4底端，透射光电接收器3用来检测红外光源1发出的水平光线透射光的强度，多个散射光电接收器2均匀分布设置在红外光源1和透射光电接收器3之间，多个散射光电接收器2和透射光电接收器3通过信号连接线6连接在一起，并通过信号连接线6传输至测量主机。

优选的，多个散射光电接收器2设置的位置与红外光源1发射的水平光线呈45゜、90゜和135゜。

优选的，通过标定在建立不同泥沙浓度与光信号产生的电信号强度间的对应关系的同时考虑了泥沙粒径对测量结果的影响。在45゜、90゜和135゜位置设置散射光电接收器，散射光电接收器接收后向散射、垂直散射和前向散射光后，根据米氏散射理论计算45゜和135゜位置光电接收器对应的泥沙浓度，用雷莱公式计算90゜位置光电接收器对应的泥沙浓度，由此通过设置多角度散射光电接收器即可根据标定的泥沙浓度与光信号产生的电信号强度曲线推求泥沙浓度，还能通过泥沙溶液的散射光强度分布推算泥沙的平均粒径。

优选的，红外光源1选用可以连续发射红外光的发光二极管或红外激光，红外光源1通过连接线5与外接电源连接。发光二极管体积小、耗能少、寿命长、响应速度快，发出的光波段窄，不必使用滤光片而得到波长基本一致的光源。而激光具有能量高且保持高度平行性。有效减少测量误差，从而保证测量的泥沙含量数据的准确性。

优选的，透光封闭结构8为透明封挡石英玻璃片。

光源在恒流源模式下工作，红外光源1发出的光强与输入红外光源1的电流成正比关系。光电接收器接收到的散射光和透射光进入传感器经光电转换器转换成电压信号，电压信号经放大滤波后进行模数转换，而后输出并显示在采集器屏幕上。

红外光源1选用高效红外发射二级管，将高效红外发射二级管的电源连接线5与外接直流电源接通，高效红外发射二级管发射出红外光，红外光透过透光封闭结构8进入拱形测量空间7中的含泥沙水体，泥沙颗粒对光进行散射和透射，散射光被不同角度布置的散射光电接收器2接收，透射光被透射光电接收器3接受。散射光电接收器2和透射光电接收器3将接收到的光信号转化为电信号后由信号连接线6传输至测量主机。光电接收器接收到散射和透射的光后，根据测量前率定不同浓度与光信号产生的电信号强度曲线，即可得到不同光信号强度所对应泥沙浓度。

至此，即可得到测量溶液中仪器测量空间7中的实时泥沙含量。

优选的，高效红外发射二级管可以连续发射红外光，从而实现本实用新型传感器实时在线监测河流等泥沙含量。

本实用新型一种红外光泥沙含量测量传感器可供进行水文或者水土保持监测部门、科研院校等进行监测和研究时使用。因此一种红外光泥沙含量测量传感器将在主要在进行水文或者水土保持监测部门、科研院校等出售。它廉价，效率高，结构简单，节约资源，实现了含沙量观测的便捷性，它将受到大多数水文或者水土保持监测部门、科研院校的青睐。

Claims (8)

1.一种红外光泥沙含量测量传感器，其特征在于，包括拱形封闭结构(4)，所述拱形封闭结构(4)内部设置有拱形测量空间(7)，拱形测量空间(7)的壁面上沿弧线方向设置有多个透光封闭结构(8)，拱形封闭结构(4)与拱形测量空间(7)之间设置有红外光源(1)、散射光电接收器(2)和透射光电接收器(3)，所述红外光源(1)与透射光电接收器(3)相向设置并位于同一高度，散射光电接收器(2)设置在红外光源(1)和透射光电接收器(3)之间，透光封闭结构(8)与红外光源(1)、散射光电接收器(2)和透射光电接收器(3)对应设置。

2.根据权利要求1所述的一种红外光泥沙含量测量传感器，其特征在于，所述红外光源(1)和透射光电接收器(3)水平相向设置在拱形封闭结构(4)底端。

3.根据权利要求1所述的一种红外光泥沙含量测量传感器，其特征在于，所述散射光电接收器(2)为多个，多个散射光电接收器(2)均匀分布设置在红外光源(1)和透射光电接收器(3)之间。

4.根据权利要求1或3所述的一种红外光泥沙含量测量传感器，其特征在于，所述散射光电接收器(2)通过信号连接线(6)与透射光电接收器(3)连接。

5.根据权利要求3所述的一种红外光泥沙含量测量传感器，其特征在于，所述多个散射光电接收器(2)设置的位置与红外光源(1)发射的水平光线呈45゜、90゜和135゜。

6.根据权利要求1所述的一种红外光泥沙含量测量传感器，其特征在于，所述红外光源(1)通过连接线(5)与外接电源连接。

7.根据权利要求1所述的一种红外光泥沙含量测量传感器，其特征在于，所述红外光源(1)为能连续发射红外光的发光二级管或红外激光。

8.根据权利要求1所述的一种红外光泥沙含量测量传感器，其特征在于，透光封闭结构(8)为透明封挡石英玻璃片。

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