一種基于光學比重傳感器的泥沙高程測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于光學比重傳感器的泥沙高程測量裝置，包括可伸縮標度桿，可伸縮標度桿一端與三棱鏡的第一側面連接，三棱鏡的第一側面上設置有激光二極管和光敏三極管，激光二極管與驅動模塊連接，光敏三極管與放大器連接，放大器與電壓檢測器連接，激光二極管的出射光依次經過三棱鏡的第二側面、第三側面的反射后由光敏三極管接收。本實用新型可以避免泥沙層上的懸浮層對測量結果的影響，提高測量精度；可以估計出懸浮層的厚度以及泥沙層的高程，便于進行水體的泥沙清理。
【專利說明】
一種基于光學比重傳感器的泥沙高程測量裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及光電測量領域，具體涉及一種基于光學比重傳感器的泥沙高程測量裝置。
【背景技術】
[0002]目前，泥沙的高程通常采用傳統的人工標桿測量方法和超聲波的反射原理進行估計。但是采用人工測量方法無法準確的將標桿放置在泥沙層頂面，且受水深影響比較大，故實際工程中并不采用此種方法進行測量。而工程上的超聲波測量裝置是通過直接向水中發射超聲波，并由儀器接收到的反射波時間來推算泥沙的高程的，采用此種方法無法排除泥沙層上的懸浮層對超聲波測距的影響，同時也無法反映比重隨水位深度的變化。
[0003]采用基于光學比重傳感器的泥沙高程測量裝置可以克服泥沙層上的懸浮層對測量結果的影響，還可以反映比重隨懸浮層的分布，具有結構簡單，使用方便的優點。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是針對現有技術存在的上述問題，提供一種基于光學比重傳感器的泥沙高程測量裝置。
[0005]本實用新型的上述目的通過以下技術方案實現:
[0006]—種基于光學比重傳感器的泥沙高程測量裝置，包括可伸縮標度桿，可伸縮標度桿一端與三棱鏡的第一側面連接，三棱鏡的第一側面上設置有激光二極管和光敏三極管，激光二極管與驅動模塊連接，光敏三極管與放大器連接，放大器與電壓檢測器連接，激光二極管的出射光依次經過三棱鏡的第二側面、第三側面的反射后由光敏三極管接收。
[0007]如上所述的三棱鏡的第一側面上罩設有密封內罩，激光二極管、光敏三極管、驅動模塊和放大器設置在密封內罩內。
[0008]如上所述的驅動模塊與電源線一端連接，電源線另一端穿過可伸縮標度桿與電源連接，放大器與信號線一端連接，信號線另一端穿過可伸縮標度桿與電壓檢測器連接。
[0009]在三棱鏡的第一側面設置激光二極管和光敏三極管。激光二極管發出的出射光會在棱鏡的第二側面和第三側面發生折射和反射，使部分出射光反射至光敏三極管上。光敏三極管接受光照之后會產生光電流，并由放大器轉化成對應的電壓信號。將三棱鏡放入水中，泥沙層上的懸浮層會導致環境比重發生變化，從而使得折射率發生變化，光敏三極管產生的光電流也會隨之而變，因此，電壓檢測器將檢測到變化的輸出電壓。當三棱鏡接觸到泥沙層后，環境比重不變，電壓檢測器顯示的電壓也趨于穩定值，此時便可通過可伸縮標度桿上的刻度讀出水面到泥沙層的距離，從而估算懸浮層的厚度，實時的反映比重隨懸浮層的分布規律，推算出泥沙層的高程。
[0010]本實用新型相對于現有技術具有以下有益效果:
[0011]1.結構簡單，使用方便；
[0012]2.可以避免泥沙層上的懸浮層對測量結果的影響，提高測量精度；
[0013]3.可以實時的反映比重隨懸浮層的分布規律，結果清晰，明確；
[0014]4.對于水體影響較小，不產生環境污染；
[0015]5.可以估計出懸浮層的厚度，并且測量泥沙層的深度，便于進行水體的泥沙清理。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的結構不意圖；
[0017]圖2為三棱鏡中的光路圖；
[0018]圖中:1-激光二極管；2-光敏三極管；3-三棱鏡;4-放大器;5-可伸縮標度桿;6_密封內罩;7-電壓檢測器;8-導線;9-重物;I O-水體頂面;11 -懸浮層;12-泥沙層。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖對本實用新型的技術方案進一步詳細說明:
[0020]—種基于光學比重傳感器的泥沙高程測量裝置，包括可伸縮標度桿5，可伸縮標度桿5—端與三棱鏡3的第一側面連接，三棱鏡3的第一側面上設置有激光二極管I和光敏三極管2，激光二極管I與驅動模塊連接，光敏三極管2與放大器4連接，放大器4與電壓檢測器7連接，激光二極管I的出射光依次經過三棱鏡3的第二側面、第三側面的反射后由光敏三極管2接收。
[0021]三棱鏡3的第一側面上罩設有密封內罩6，激光二極管1、光敏三極管2、驅動模塊和放大器4設置在密封內罩6內。
[0022]驅動模塊與電源線一端連接，電源線另一端穿過可伸縮標度桿5與電源連接，放大器4與信號線一端連接，信號線另一端穿過可伸縮標度桿5與電壓檢測器7連接。
[0023]三棱鏡3的兩個端面設置有重物9，以便于克服浮力對三棱鏡3的影響。密封內罩6與三棱鏡3的第一側面的連接處涂有凡士林，密封內罩6與可伸縮標度桿5的連接處涂有凡士林。
[0024]在使用中，將三棱鏡3放入水中并通電，發光二極管I發出的出射光會在棱鏡3的第二側面和第三側面的內表面產生折射和反射的現象，部分出射光依次經第二側面和第三側面反射后由光敏三極管2接收，并在光敏三極管2中產生光電流，微弱的光電流經過放大器4轉變為能反映三棱鏡3的第二側面和第三側面外部流體比重的輸出電壓，由電壓檢測器7顯示輸出電壓。進一步的把三棱鏡3插入水中，隨著可伸縮標度桿5不斷的伸長，懸浮層中的懸浮物會導致三棱鏡3的第二側面和第三側面外部流體比重發生變化，從而使得折射率和反射率發生變化，此時光敏三極管2接受到的光電流也將隨之改變，電壓檢測器7會測得變化的輸出電壓。三棱鏡3進入泥沙層后，三棱鏡3的第二側面和第三側面外部流體比重不變，電壓檢測器8顯示的電壓也趨于穩定值，此時便可通過可伸縮標度桿5上的刻度讀出水面到泥沙層的距離，從而推算出泥沙層的高程。本實用新型采用可伸縮標度桿5測量，可以方便地將三棱鏡3移動到所要檢測的水位;同時采用激光二極管I和光敏三極管2，能夠以光電流的變化來反映比重的變化；同時采用放大器，將比重轉化為對應電壓檢測器上的輸出電壓，易于觀察；同時當輸出電壓不發生變化時，即可通過可伸縮標度桿5的讀數推算出泥沙層高程。
[0025]作為一種優選方案，可通過太陽能面板作為電源為激光二極管I提供能量，節省資源與物力。
[0026]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
【主權項】
1.一種基于光學比重傳感器的泥沙高程測量裝置，包括可伸縮標度桿(5)，其特征在于，可伸縮標度桿(5)—端與三棱鏡(3)的第一側面連接，三棱鏡(3)的第一側面上設置有激光二極管(I)和光敏三極管(2)，激光二極管(I)與驅動模塊連接，光敏三極管(2)與放大器(4 )連接，放大器(4 )與電壓檢測器(7 )連接，激光二極管(I)的出射光依次經過三棱鏡(3 )的第二側面、第三側面的反射后由光敏三極管(2)接收。2.根據權利要求1所述的一種基于光學比重傳感器的泥沙高程測量裝置，其特征在于，所述的三棱鏡(3)的第一側面上罩設有密封內罩(6)，激光二極管(I)、光敏三極管(2)、驅動模塊和放大器(4)設置在密封內罩(6)內。3.根據權利要求2所述的一種基于光學比重傳感器的泥沙高程測量裝置，其特征在于，所述的驅動模塊與電源線一端連接，電源線另一端穿過可伸縮標度桿(5)與電源連接，放大器(4)與信號線一端連接，信號線另一端穿過可伸縮標度桿(5)與電壓檢測器(7)連接。
【文檔編號】G01C5/00GK205593514SQ201620310414
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月14日
【發明人】沈勃, 年夫喜, 陳杰君, 邱勇, 楊安琪
【申請人】武漢大學, 湖北省水利水電規劃勘測設計院