专利名称：光电式径流流速传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种传感器，特别是一种专门测量土壤侵蚀与水土流失中径流流速的光电式径流流速传感器。
背景技术：
在土壤侵蚀过程中，大量拥集的水流不断冲刷着山坡与农田，造成严重的水土流失，为了研究、观察和测量在水土流失中的重要参数——坡面径流的流速，需要一种可以准确、快速、在线测量的专门传感器，即径流流速传感器。在水土流失研究中，坡面径流流速是径流计算、土壤侵蚀预报中不可缺少的水动力参数。开展径流流速的研究对于深入研究坡面径流的动力机制，进一步揭示土壤侵蚀的机理至关重要。
测量水流流速的传感器很多，如超声波流速传感器、导热式流速传感器、激光流速传感器、光纤流速传感器等，这些流速传感器仅限于管道内液体流速的测量(黄继昌，徐巧鱼，张海贵，郭继忠，傅润何.传感器工作原理及应用实例.北京人民邮电出版社，1999；施文康，余晓芬.检测技术.北京机械工业出版社，2000)。目前，尚没有一种专用传感器来测量径流流速，国内外的研究机构仍然采用传统的“示踪法”来测量径流流速。该方法首先在径流中设置规定距离长度的区段，通过在区段起点的水流中投放染料并开始计时，当含有染料的水流经过区段终点时结束计时，用流经时间与流经距离来换算出径流的流速(夏卫生，雷廷武，赵军，张晴雯，高佩玲.示踪法测定水流流速的研究.水土保持学报，2002，16(1)84～86)。管道内液体流速测量的传感器因为工作原理与使用条件的限制，无法应用于径流流速的测量；“示踪法”因采用人工操作和观察，测量精度较差且不能准确、实时、在线进行数据采集与处理。
发明内容
本实用新型的目的是设计一种结构简单、性能稳定的光电式径流流速传感器，利用在同一中心线的两组红外光电传感器采集两路随机信号，再通过调理电路模块输入计算机进行数据处理并显示测量结果。它能够快速、准确、在线地测量径流流速的变化，为土壤侵蚀和水土保持的科学研究提供依据。
本实用新型的目的是这样实现的光电式径流流速传感器的工作原理是将集聚的红外光照射在径流水流中，水流中的泥沙颗粒以及水流动形成的波纹会对红外光产生漫反射，采用同一中心线上设置两组红外光电传感器即可采集两路随机信号，再通过调理电路模块输入计算机进行数据处理并显示测量结果。根据相关测量的技术要求，红外光电传感器I与红外光电传感器II的各项技术指标和外部规格相同。光电式径流流速传感器由传感器底座、红外光电传感器I、红外光电传感器II、螺栓、螺母、屏蔽电缆、调理电路模块、屏蔽防水盒、输出屏蔽电缆、把手、定位钉等组成。传感器底座采用外经40mm、壁厚4mm、长100mm的深色有机玻璃圆管制作，红外光电传感器I、红外光电传感器II分别用螺栓与螺母安装在传感器底座管内上部轴向中心线两侧的调节长孔内，可以根据需要调节红外光电传感器I、红外光电传感器II的间距；红外光电传感器I、红外光电传感器II通过屏蔽电缆与调理电路模块连接，调理电路模块固定在屏蔽防水盒内，屏蔽防水盒固定在传感器底座外的上部，屏蔽防水盒顶部固定有把手，调理电路模块由输出屏蔽电缆通过屏蔽防水盒与把手连接外部计算机，传感器底座外部的底端轴向安装有3个定位钉。
采集径流流速数据时，使用把手将光电式径流流速传感器顺水流方向插入径流，3个定位钉将传感器底座固定在沟底，使水流从传感器底座中经过，在同一中心线两端的红外光电传感器I与红外光电传感器II将集聚的红外光照射在径流的水流中，径流中的泥沙颗粒以及水流动形成的波纹会对红外光产生漫反射，从而采集到两路随机信号输入到调理电路模块，经过放大、整形和滤波等预处理，再输入计算机进行数据处理并显示测量结果。
本实用新型的光电式径流流速传感器的优点是采用两个将发射器件与接受器件结合的红外光电传感器，固定在间隔一定的同一中心线两端，分别采集信号并输入调理电路模块再输入计算机，具有结构紧凑、操作简单快捷、使用可靠的特点，可快速、准确、在线地测量径流的流速。
本实用新型的具体结构由以下实施例及附图给出。
图1是本实用新型的光电式径流流速传感器的结构示意图。
图2是本实用新型的传感器底座的结构示意图。
下面结合图1、图2对本发明详细说明。
图中1、传感器底座，2、红外光电传感器I，3、螺母，4、螺栓，5、屏蔽电缆，6、调理电路模块，7、屏蔽防水盒，8、输出屏蔽电缆，9、把手，10、红外光电传感器II，11、定位钉，12、调节长孔具体实施方式
如图1所示红外光电传感器I(2)、红外光电传感器II(10)分别用螺栓(4)与螺母(3)安装在传感器底座(1)管内上部轴向中心线两侧的调节长孔(12)内；红外光电传感器I(2)、红外光电传感器II(10)通过屏蔽电缆(5)与调理电路模块(6)连接，调理电路模块(6)固定在屏蔽防水盒(7)内，屏蔽防水盒(7)固定在传感器底座(1)外部的上方，屏蔽防水盒(7)顶部固定有把手(9)，调理电路模块(6)由输出屏蔽电缆(8)通过屏蔽防水盒(7)与把手(9)连接外部计算机，传感器底座(1)管外的底部轴向安装有3个定位钉(11)。
如图2所示传感器底座(1)的上部轴向中心线两端加工有调节长孔(12)，用于安装和调节红外光电传感器I(2)、红外光电传感器II(10)。管外的底部轴向安装有3个定位钉(11)。
权利要求1.光电式径流流速传感器由传感器底座、红外光电传感器I、螺母、螺栓、屏蔽电缆、调理电路模块、屏蔽防水盒、输出屏蔽电缆、把手、红外光电传感器II、定位钉组成，其特征是红外光电传感器I、红外光电传感器II分别用螺栓与螺母安装在传感器底座管内上部轴向中心线的两侧，红外光电传感器I、红外光电传感器II通过屏蔽电缆与调理电路模块连接，调理电路模块固定在屏蔽防水盒内，屏蔽防水盒固定在传感器底座外部的上方，屏蔽防水盒顶部固定有把手，调理电路模块由输出屏蔽电缆通过屏蔽防水盒与把手连接外部计算机，传感器底座管外的底部轴向安装有3个定位钉。
2.如权利要求1所说的光电式径流流速传感器，其特征在于传感器底座的上部轴向中心线两端加工有调节长孔，用于安装和调节红外光电传感器I、红外光电传感器II。
专利摘要本实用新型是光电式径流流速传感器，由传感器底座、红外光电传感器Ⅰ、红外光电传感器Ⅱ、屏蔽电缆、调理电路模块、屏蔽防水盒、输出屏蔽电缆、把手、定位钉等组成。采集流速数据时，使用把手将光电式径流流速传感器顺水流方向插入径流沟底，水流从传感器底座中经过，两路的红外光电传感器Ⅰ与红外光电传感器Ⅱ照射在径流的水流中，水流中泥沙颗粒以及水流动形成的波纹会对红外光产生漫反射，从而采集到两路随机信号并输入调理电路模块，经放大、整形和滤波等预处理后，输入计算机进行数据处理并显示结果。该传感器结构简单、性能稳定，能够快速、准确、在线地测量径流流速的变化，为土壤侵蚀和水土保持的科学研究提供依据。
文档编号G01P5/00GK2833599SQ20052009870
公开日2006年11月1日 申请日期2005年11月10日 优先权日2005年11月10日
发明者李小昱, 王为, 雷廷武, 梁秀英 申请人:华中农业大学