CN220953324U - 音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置，该装置包括音叉振动式密度测量探头、线缆装置、控制器、便携式测量支架；所述便携式测量支架安装在工作船甲板上，其上固定着控制器和线缆装置；所述线缆装置包括线缆、线盘、线盘驱动马达、线缆长度变化检测传感器和线缆拉力变化检测传感器，线缆装置的线缆连接音叉振动式密度测量探头，工作时通过线缆装置的收放，控制音叉振动式密度测量探头的上升或下沉，实现自动测量回淤浮泥层的密度、厚度以及回淤浮泥层距离水面的高度等功能。

Description

音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置

技术领域

本实用新型属于岩土工程浮泥密度测试技术领域，具体涉及一种音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置。

背景技术

在跨海沉管隧道的建设过程中，需要事先开挖海底基槽，但受风、波浪和潮流等因素的影响，海底泥沙会向基槽内运动，形成一层回淤浮泥。该回淤浮泥层沉积到一定厚度后，会影响沉管隧道的下放。工程上需要根据回淤浮泥层的密度和厚度，决定是否需要进行清淤。以前的回淤浮泥密度测量工作，往往需要潜水员进行现场打捞然后测试，但这种方式效率很低，成本极高，并且会对回淤浮泥层产生很大扰动，给回淤浮泥的密度测试造成很大的误差。因此，需要开发一种音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置，包括音叉振动式密度测量探头、线缆装置、控制器、便携式测量支架；所述便携式测量支架安装在工作船甲板上，其上固定着控制器和线缆装置；所述线缆装置包括线缆、线盘、线盘驱动马达、线缆长度变化检测传感器和线缆拉力变化检测传感器，线缆装置的线缆连接音叉振动式密度测量探头，工作时通过线缆装置的收放，控制音叉振动式密度测量探头的上升或下沉。

在上述技术方案中，所述音叉振动式密度测量探头，包括自下而上依次连接设置的振动音叉传感器、不锈钢配重、配重座和电线密封接口。

在上述技术方案中，所述音叉振动式密度测量探头上还设置有温度传感器。

在上述技术方案中，线缆长度变化检测传感器采用旋转编码器，设置在一导向轮上，线缆绕过该导向轮，当线缆的伸出长度变化时，该导向轮随之旋转，通过旋转编码器检测导向轮的旋转量，进而换算成线缆的伸出长度变化量。

在上述技术方案中，所述线缆拉力变化检测传感器采用电阻式拉压力传感器，设置在线缆经过的第一导向滚轮和第二导向滚轮之间，该电阻式拉压力传感器的探头端设置有一小滚轮，小滚轮压紧线缆，进而通过电阻式拉压力传感器检测线缆的绷紧度，来表征线缆线缆承受的拉力变化量。

在上述技术方案中，线缆拉力变化检测传感器采用拉力传感器，将其设置在线缆的前端部位，即线缆的前端通过拉力传感器与音叉振动式密度测量探头连接。

在上述技术方案中，所述控制器由信号主板、液晶显示屏、设备外壳组成，信号主板、液晶显示屏都集成到设备外壳上。

在上述技术方案中，所述便携式测量支架包括组合支架和定滑轮，整体呈T字型，一端设置定滑轮以方便线缆收放，一端为控制器支座，底部与工作船甲板相连，为整个设备提供一个稳定平台。

本实用新型的优点和有益效果为：

(1)本实用新型是一种海底基槽内回淤浮泥的原位测试装置，极大的减轻了潜水员下潜打捞浮泥的工作量，避免了对回淤浮泥的扰动，测量更准确可靠。

(2)本实用新型自动化程度高，操作简便，提高了回淤浮泥密度和厚度测量的效率。

(3)本实用新型可同时连续测量密度、温度、水深、浮泥厚度等参数，测量数据可直观显示，并可将测量数据导出进行深入分析。

附图说明

图1是音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置的使用方法示意图。

图2是音叉振动式密度测量探头结构示意图。

图3是音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置的结构示意图。

图4是线缆装置的结构示意图。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1-4所示，一种音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置，包括音叉振动式密度测量探头1、线缆装置2、控制器3、便携式测量支架4等部分；所述便携式测量支架4安装在工作船甲板上，其上通过螺丝固定着控制器3和线缆装置2；所述线缆装置2一端连接音叉振动式密度测量探头1，另一端连接控制器3，工作时通过线缆装置2的收放，进而控制音叉振动式密度测量探头1的上升或下沉，实现自动测量回淤浮泥层的密度、厚度以及回淤浮泥层距离水面的高度等功能。

所述音叉振动式密度测量探头1，包括自下而上依次连接设置的振动音叉传感器1-1、温度传感器1-2、不锈钢配重1-3、配重座1-4和电线密封接口1-5，所述振动音叉传感器1-1由不锈钢防腐材质外壳组成，整体焊接，信号处理电路板固定在传感器上方腔室内，由PCB专用封胶密封防水处理，振动音叉传感器1-1本身具有恒定的振动频率，当音叉叉齿接触不同密度介质时，其振动频率发生变化，进而可通过其振动频率变化数据拟合出相应的介质密度值；所述温度传感器1-2为PT100铂热电阻温度传感器；所述不锈钢配重1-3可根据需要调节重量，以使音叉振动式密度测量探头1达到更好的垂直度，并且使音叉振动式密度测量探头1能够在自身重力作用下下沉至海底基槽最底部；所述电线密封接口1-5内部灌封环氧树脂，拧紧后达到最大程度的密封防水效果。

所述线缆装置2，包括线缆2-1、线盘2-2、线盘驱动马达2-3、线缆长度变化检测传感器2-4和线缆拉力变化检测传感器2-5，线缆2-1绕在线盘2-2上，线盘2-2与线盘驱动马达2-3传动连接，工作时，线盘驱动马达2-3以固定速度带动线盘2-2转动，实现线缆2-1的收放功能，进而带动音叉振动式密度测量探头1的上升或下沉；线缆长度变化检测传感器2-4采用旋转编码器，设置在一导向轮上2-41，线缆2-1绕过该导向轮，当线缆2-1的伸出长度变化时，该导向轮2-41随之旋转，通过旋转编码器检测导向轮的旋转量，进而换算成线缆2-1的伸出长度变化量；所述线缆拉力变化检测传感器2-5用于检测线缆2-1承受的拉力变化数据，进而可通过其拉力变化数据判断所述音叉振动式密度测量探头1下沉过程中所处的介质状态情况(当音叉振动式密度测量探头1刚沉入水下时，由于浮力作用，线缆拉力变化检测传感器2-5的检测数据会有一明显减小变化量，可以判断音叉振动式密度测量探头1进入水中；进入水中后并且在未进入回淤浮泥层之前，其拉力数据基本不变；当进入回淤浮泥层时，线缆拉力变化检测传感器2-5的检测数据会有瞬时明显的减小变化，因此可判断音叉振动式密度测量探头1进入回淤浮泥层；继续下沉至海底基槽最底部时，线缆拉力变化检测传感器2-5的检测数据会减小至基本为零，此时判音叉振动式密度测量探头1已下沉至海底基槽最底部)，进一步的说，所述线缆拉力变化检测传感器2-5采用电阻式拉压力传感器，设置在线缆2-1经过的第一导向滚轮2-51和第二导向滚轮2-52之间，该电阻式拉压力传感器的探头端设置有一小滚轮，小滚轮压紧线缆2-1，进而通过电阻式拉压力传感器检测线缆2-1的绷紧度，来表征线缆2-1线缆2-1承受的拉力变化量；或者线缆拉力变化检测传感器2-5采用拉力传感器，将其设置在线缆2-1的前端部位，即线缆2-1的前端通过拉力传感器与音叉振动式密度测量探头1连接。

所述控制器3由信号主板3-1、液晶显示屏3-2、设备外壳3-3组成，信号主板3-1、液晶显示屏3-2都集成到设备外壳3-3上；所述信号主板3-1控制线盘驱动马达2-3将音叉振动式密度测量探头1传送至测量点，并将回传的相关数据分析计算得出密度、深度、温度数据，通过人机界面可设置数据数量、数据下载、显示语言等基本参数，并通过液晶显示屏3-2将测量数据直观显示出来。

所述便携式测量支架4由组合支架4-1和定滑轮4-2组成，整体呈T字型，一端设置定滑轮4-2以方便线缆收放，一端为控制器3支座，底部与工作船甲板相连，为整个设备提供一个稳定平台。

所述音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤1，启动线盘驱动马达2-3，以均速将音叉振动式密度测量探头1缓缓下沉。

步骤2，音叉振动式密度测量探头1在下沉的过程中，当线缆拉力变化检测传感器2-5的检测数据首次发生明显减小变化时(减小变化量达到设定的第一阈值)，控制器3认为音叉振动式密度测量探头1进入水面以下，控制器3记录此时的线缆长度变化检测传感器2-4的检测值H1；随着音叉振动式密度测量探头1继续下沉，当线缆拉力变化检测传感器2-5的检测数据再次发生明显减小变化时(减小变化量达到设定的第二阈值)，控制器3认为音叉振动式密度测量探头1进入回淤浮泥层，控制器3记录此时的线缆长度变化检测传感器2-4的检测值H2；随着音叉振动式密度测量探头1继续下沉，当线缆拉力变化检测传感器2-5的检测数据减小至基本为零的设定第三阈值时，控制器3认为音叉振动式密度测量探头1已下沉至海底基槽最底部，控制器3记录此时的线缆长度变化检测传感器2-4的检测值H3；H2-H1为回淤浮泥顶面距离水面的深度，H3-H2为回淤浮泥层的厚度，并且音叉振动式密度测量探头1可以检测得到整个回淤浮泥层的密度和温度数据，这些数据记录在控制器3中。

步骤3，音叉振动式密度测量探头1下沉至海底基槽最底部后，自动停止线盘驱动马达2-3，然后线盘驱动马达2-3反转将音叉振动式密度测量探头1收回。

步骤4，测量结束后，将所测信息保存到设备存储芯片内，并设置USB下载功能，将数据导出，并分析数据。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置，其特征在于：包括音叉振动式密度测量探头、线缆装置、控制器、便携式测量支架；所述便携式测量支架安装在工作船甲板上，其上固定着控制器和线缆装置；所述线缆装置包括线缆、线盘、线盘驱动马达、线缆长度变化检测传感器和线缆拉力变化检测传感器，线缆装置的线缆连接音叉振动式密度测量探头。

2.根据权利要求1所述的音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置，其特征在于：所述音叉振动式密度测量探头，包括自下而上依次连接设置的振动音叉传感器、不锈钢配重、配重座和电线密封接口。

3.根据权利要求2所述的音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置，其特征在于：所述音叉振动式密度测量探头上还设置有温度传感器。

4.根据权利要求1所述的音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置，其特征在于：线缆长度变化检测传感器采用旋转编码器，设置在一导向轮上，线缆绕过该导向轮。

5.根据权利要求1所述的音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置，其特征在于：所述线缆拉力变化检测传感器采用电阻式拉压力传感器，设置在线缆经过的第一导向滚轮和第二导向滚轮之间，该电阻式拉压力传感器的探头端设置有一小滚轮，小滚轮压紧线缆。

6.根据权利要求1所述的音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置，其特征在于：线缆拉力变化检测传感器采用拉力传感器，将其设置在线缆的前端部位。

7.根据权利要求1所述的音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置，其特征在于：所述控制器由信号主板、液晶显示屏、设备外壳组成，信号主板、液晶显示屏都集成到设备外壳上。

8.根据权利要求1所述的音叉式海底基槽内回淤浮泥厚度及密度检测装置，其特征在于：所述便携式测量支架包括组合支架和定滑轮，整体呈T字型。