一种基于光学比重传感器的泥沙高程测量装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于光学比重传感器的泥沙高程测量装置，包括可伸缩标度杆，可伸缩标度杆一端与三棱镜的第一侧面连接，三棱镜的第一侧面上设置有激光二极管和光敏三极管，激光二极管与驱动模块连接，光敏三极管与放大器连接，放大器与电压检测器连接，激光二极管的出射光依次经过三棱镜的第二侧面、第三侧面的反射后由光敏三极管接收。本实用新型可以避免泥沙层上的悬浮层对测量结果的影响，提高测量精度；可以估计出悬浮层的厚度以及泥沙层的高程，便于进行水体的泥沙清理。
【专利说明】
一种基于光学比重传感器的泥沙高程测量装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及光电测量领域，具体涉及一种基于光学比重传感器的泥沙高程测量装置。
【背景技术】
[0002]目前，泥沙的高程通常采用传统的人工标杆测量方法和超声波的反射原理进行估计。但是采用人工测量方法无法准确的将标杆放置在泥沙层顶面，且受水深影响比较大，故实际工程中并不采用此种方法进行测量。而工程上的超声波测量装置是通过直接向水中发射超声波，并由仪器接收到的反射波时间来推算泥沙的高程的，采用此种方法无法排除泥沙层上的悬浮层对超声波测距的影响，同时也无法反映比重随水位深度的变化。
[0003]采用基于光学比重传感器的泥沙高程测量装置可以克服泥沙层上的悬浮层对测量结果的影响，还可以反映比重随悬浮层的分布，具有结构简单，使用方便的优点。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种基于光学比重传感器的泥沙高程测量装置。
[0005]本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现:
[0006]—种基于光学比重传感器的泥沙高程测量装置，包括可伸缩标度杆，可伸缩标度杆一端与三棱镜的第一侧面连接，三棱镜的第一侧面上设置有激光二极管和光敏三极管，激光二极管与驱动模块连接，光敏三极管与放大器连接，放大器与电压检测器连接，激光二极管的出射光依次经过三棱镜的第二侧面、第三侧面的反射后由光敏三极管接收。
[0007]如上所述的三棱镜的第一侧面上罩设有密封内罩，激光二极管、光敏三极管、驱动模块和放大器设置在密封内罩内。
[0008]如上所述的驱动模块与电源线一端连接，电源线另一端穿过可伸缩标度杆与电源连接，放大器与信号线一端连接，信号线另一端穿过可伸缩标度杆与电压检测器连接。
[0009]在三棱镜的第一侧面设置激光二极管和光敏三极管。激光二极管发出的出射光会在棱镜的第二侧面和第三侧面发生折射和反射，使部分出射光反射至光敏三极管上。光敏三极管接受光照之后会产生光电流，并由放大器转化成对应的电压信号。将三棱镜放入水中，泥沙层上的悬浮层会导致环境比重发生变化，从而使得折射率发生变化，光敏三极管产生的光电流也会随之而变，因此，电压检测器将检测到变化的输出电压。当三棱镜接触到泥沙层后，环境比重不变，电压检测器显示的电压也趋于稳定值，此时便可通过可伸缩标度杆上的刻度读出水面到泥沙层的距离，从而估算悬浮层的厚度，实时的反映比重随悬浮层的分布规律，推算出泥沙层的高程。
[0010]本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果:
[0011]1.结构简单，使用方便；
[0012]2.可以避免泥沙层上的悬浮层对测量结果的影响，提高测量精度；
[0013]3.可以实时的反映比重随悬浮层的分布规律，结果清晰，明确；
[0014]4.对于水体影响较小，不产生环境污染；
[0015]5.可以估计出悬浮层的厚度，并且测量泥沙层的深度，便于进行水体的泥沙清理。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的结构不意图；
[0017]图2为三棱镜中的光路图；
[0018]图中:1-激光二极管；2-光敏三极管；3-三棱镜;4-放大器;5-可伸缩标度杆;6_密封内罩;7-电压检测器;8-导线;9-重物;I O-水体顶面;11 -悬浮层;12-泥沙层。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图对本实用新型的技术方案进一步详细说明:
[0020]—种基于光学比重传感器的泥沙高程测量装置，包括可伸缩标度杆5，可伸缩标度杆5—端与三棱镜3的第一侧面连接，三棱镜3的第一侧面上设置有激光二极管I和光敏三极管2，激光二极管I与驱动模块连接，光敏三极管2与放大器4连接，放大器4与电压检测器7连接，激光二极管I的出射光依次经过三棱镜3的第二侧面、第三侧面的反射后由光敏三极管2接收。
[0021]三棱镜3的第一侧面上罩设有密封内罩6，激光二极管1、光敏三极管2、驱动模块和放大器4设置在密封内罩6内。
[0022]驱动模块与电源线一端连接，电源线另一端穿过可伸缩标度杆5与电源连接，放大器4与信号线一端连接，信号线另一端穿过可伸缩标度杆5与电压检测器7连接。
[0023]三棱镜3的两个端面设置有重物9，以便于克服浮力对三棱镜3的影响。密封内罩6与三棱镜3的第一侧面的连接处涂有凡士林，密封内罩6与可伸缩标度杆5的连接处涂有凡士林。
[0024]在使用中，将三棱镜3放入水中并通电，发光二极管I发出的出射光会在棱镜3的第二侧面和第三侧面的内表面产生折射和反射的现象，部分出射光依次经第二侧面和第三侧面反射后由光敏三极管2接收，并在光敏三极管2中产生光电流，微弱的光电流经过放大器4转变为能反映三棱镜3的第二侧面和第三侧面外部流体比重的输出电压，由电压检测器7显示输出电压。进一步的把三棱镜3插入水中，随着可伸缩标度杆5不断的伸长，悬浮层中的悬浮物会导致三棱镜3的第二侧面和第三侧面外部流体比重发生变化，从而使得折射率和反射率发生变化，此时光敏三极管2接受到的光电流也将随之改变，电压检测器7会测得变化的输出电压。三棱镜3进入泥沙层后，三棱镜3的第二侧面和第三侧面外部流体比重不变，电压检测器8显示的电压也趋于稳定值，此时便可通过可伸缩标度杆5上的刻度读出水面到泥沙层的距离，从而推算出泥沙层的高程。本实用新型采用可伸缩标度杆5测量，可以方便地将三棱镜3移动到所要检测的水位;同时采用激光二极管I和光敏三极管2，能够以光电流的变化来反映比重的变化；同时采用放大器，将比重转化为对应电压检测器上的输出电压，易于观察；同时当输出电压不发生变化时，即可通过可伸缩标度杆5的读数推算出泥沙层高程。
[0025]作为一种优选方案，可通过太阳能面板作为电源为激光二极管I提供能量，节省资源与物力。
[0026]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【主权项】
1.一种基于光学比重传感器的泥沙高程测量装置，包括可伸缩标度杆(5)，其特征在于，可伸缩标度杆(5)—端与三棱镜(3)的第一侧面连接，三棱镜(3)的第一侧面上设置有激光二极管(I)和光敏三极管(2)，激光二极管(I)与驱动模块连接，光敏三极管(2)与放大器(4 )连接，放大器(4 )与电压检测器(7 )连接，激光二极管(I)的出射光依次经过三棱镜(3 )的第二侧面、第三侧面的反射后由光敏三极管(2)接收。2.根据权利要求1所述的一种基于光学比重传感器的泥沙高程测量装置，其特征在于，所述的三棱镜(3)的第一侧面上罩设有密封内罩(6)，激光二极管(I)、光敏三极管(2)、驱动模块和放大器(4)设置在密封内罩(6)内。3.根据权利要求2所述的一种基于光学比重传感器的泥沙高程测量装置，其特征在于，所述的驱动模块与电源线一端连接，电源线另一端穿过可伸缩标度杆(5)与电源连接，放大器(4)与信号线一端连接，信号线另一端穿过可伸缩标度杆(5)与电压检测器(7)连接。
【文档编号】G01C5/00GK205593514SQ201620310414
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】沈勃, 年夫喜, 陈杰君, 邱勇, 杨安琪
【申请人】武汉大学, 湖北省水利水电规划勘测设计院