一种水平片光直读式水下地形测量装置的制作方法

本发明涉及一种水下地形模型测量装置，尤其涉及水平片光直读式水下地形测量装置。

背景技术

水工模型试验中的地形是将实际地形资料根据相似原理按照一定的比例缩小而成的，模型地形的测量稍有误差就有可能对试验结果产生较大的影响。近年来，随着激光技术、超声波技术、光学技术、计算机技术以及图像处理技术等先进技术的发展，河工模型地形测量技术正从人工测量向自动测量、从接触式测量向非接触式测量、从单点向多点测量发展,逐渐发展了光电反射式地形仪、电阻式地形仪、跟踪地形仪、超声地形仪、激光扫描仪等仪器以及近景摄影测量技术。其中光电反射式地形仪、电阻式地形仪、跟踪地形仪都属于接触式地形仪，测量时探头需要接触河床面，单点测量，测量效率和精度较低，且对水流和地形有一定的干扰，逐渐被非接触式地形仪取代。超声地形仪、激光扫描仪属非接触式地形仪，测量效率和精度高，对水流和地形无干扰。激光还具有测距远的优点，可实现三维地形的大范围瞬时测量，但激光在水下衰减快，且在水中和空气中的传播速度不一样，无法直接进行深水条件下水下地形的测量。超声波具有水下传播距离远的特点，弥补了激光的不足，但抗干扰能力不强，可用于水下瞬时非接触测量。马志敏等利用超声波实现水下地形无接触快速扫描测量和利用激光与ccd光学成像原理实现水上地形的无接触快速测量相结合的方法，实现了水上、水下地形的同时测量。原有水下地形高程测量装置采用水准仪读取水沙界面装置上方标尺的方法获取水下地形高程，操作复杂，配合人员较多，技术要求较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术提供一种环境适应性好、操作简便、准确性好，增强测量工作机动性、灵活性，提高工作效率的水平片光直读式水下地形测量装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：水平片光直读式水下地形测量装置，包括一个具有刻度的垂向标尺，其中：还具有，

一个连接在垂向标尺末端的光传感器，用于判别待测界面位置；

一个设置在垂向标尺上的处理箱，用于处理光传感器的信号，并将测量得到的透光率与预设的阈值进行比较；

一个设置在垂向标尺侧方，能向垂向标尺投射激光片光的水平激光片光发生器。本装置由探测装置的光传感器、标尺及水平激光片光发生器组成，标尺固定在水沙界面探测装置上部形成一体构建，标尺高度以方便测量而定，水平激光片光发生器固定在一定高度，保持其产生的片光能覆盖测量区域上方，在采用界面探测装置进行测量时，保证片光在界面探测装置上方标尺范围内。可以单人准确的进行高程读数和记录，有效的提高了工作效率。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：水平激光片光发生器投射的激光片光形成的平面与垂向标尺垂直。垂向标尺在测量时应当尽可能的保持竖直方向，而激光片光与之垂直能保证测量数据的准确。透光率阈值范围在0％到45％之间。光通路传感器)正下方断开，在无遮挡情况下，光线由缺口一端发出，几乎无缺损地进入另一端，接下来光线被导入处理箱转化为电信号进行处理。当光传感器缺口段被不透光的界面材料遮挡后，光传感器一段发出的光线被遮挡后，从另外一段接收到的光线强度下降，此时导入处理箱的光强度和无遮挡有明显区别，由于缺口通过的光通亮强度和光线传感器没入床面的深度有关，光通量是逐渐降低，当光传感器缺口完全没入床面后，光通率达到稳定的低值，可以设置光通率阈值，当光通率小于阈值后，即可认为传感器头部达到水沙交界面位置。处理箱含有电源、光电转换及信号处理电路模块。上述模块的作用是将信号数字化，用于精确比对。处理箱上具有声音和/或光的指示装置。当光传感器接触到待测界面是，处理箱电路驱动扬声器发出声音、信号灯由绿色常亮变为红闪，提示测量人员传感器已到达水沙界面位置，此时测量人员直接读取标尺上读数，并于基准点读数进行对比即可得到相对于基准点的水沙界面高程。

由于本发明采用了用于判别待测界面位置的光传感器、一个设置在垂向标尺上用于处理光传感器的信号的处理箱和一个设置在垂向标尺侧方，能向垂向标尺投射激光片光的水平激光片光发生器。本装置由探测装置的光传感器、标尺及水平激光片光发生器组成，标尺固定在水沙界面探测装置上部形成一体构建，标尺高度以方便测量而定，水平激光片光发生器固定在一定高度，保持其产生的片光能覆盖测量区域上方，在采用界面探测装置进行测量时，保证片光在界面探测装置上方标尺范围内。可以单人准确的进行高程读数和记录，有效的提高了工作效率。因而本发明具有环境适应性好、操作简便、准确性好，增强测量工作机动性、灵活性，提高工作效率的优点。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图。

具体实施方式

以下结合附实施例对本发明作进一步详细描述。

附图标号说明：光传感器1，处理箱2，扬声器3，信号指示灯4，垂向标尺5，水平激光片光发生器6。

实施例：参照图1，水平片光直读式水下地形测量装置，包括一个具有刻度的垂向标尺5，其还具有，

一个连接在垂向标尺5末端的光传感器1，用于判别待测界面位置；

一个设置在垂向标尺5上的处理箱2，用于处理光传感器1的信号，并将测量得到的透光率与预设的阈值进行比较；

一个设置在垂向标尺5侧方，能向垂向标尺5投射激光片光的水平激光片光发生器6。本装置由探测装置即连接有处理箱2的光传感器1)、标尺及水平激光片光发生器6组成，标尺固定在水沙界面探测装置上部形成一体构建，标尺高度以方便测量而定，水平激光片光发生器固定在一定高度，保持其产生的片光能覆盖测量区域上方，在采用界面探测装置进行测量时，保证片光在界面探测装置上方标尺范围内。可以单人准确的进行高程读数和记录，有效的提高了工作效率。水平激光片光发生器6投射的激光片光形成的平面与垂向标尺5垂直。垂向标尺5在测量时应当尽可能的保持竖直方向，而激光片光与之垂直能保证测量数据的准确。透光率阈值范围在0％到45％之间。透光率阈值，简称阈值，该阈值范围的取值的一段显而易见的是0％，而且另一端可以选取如44％，43％，42％，41％，40％，39％，38％，37％，36％，35％，34％，33％，32％，31％，30％，29％，28％，27％，26％，25％，24％，23％，22％，21％，20％。上述取值仅例举了一些效果较好的特定值，然而，我们实施例的具体取值还可以是上述确定整数百分比之间的离散值，由于说明书篇幅所限，不再一一例举。上述阈值的选取，能在效率、精度之间得到有效的平衡。垂向光电水沙界面探测模块在完成一个测量点的测量后，其光电水沙界面探测模块向上移动。上述步骤的设计能有效避免水沙界面探测装置在做水平运动时可能碰到较高的水沙界面，进而防止对测量原始数据的破坏。光通路传感器即光传感器1正下方断开，在无遮挡情况下，光线由缺口一端发出，几乎无缺损地进入另一端，接下来光线被导入处理箱转化为电信号进行处理。当光传感器缺口段被不透光的界面材料遮挡后，光传感器一段发出的光线被遮挡后，从另外一段接收到的光线强度下降，此时导入处理箱的光强度和无遮挡有明显区别，由于缺口通过的光通亮强度和光线传感器没入床面的深度有关，光通量是逐渐降低，当光传感器缺口完全没入床面后，光通率达到稳定的低值，可以设置光通率阈值，当光通率小于阈值后，即可认为传感器头部达到水沙交界面位置。处理箱2含有电源、光电转换及信号处理电路模块。上述模块的作用是将信号数字化，用于精确比对。处理箱2上具有声音和/或光的指示装置。当光传感器1接触到待测界面是，处理箱电路驱动扬声器3发出声音、信号灯4由绿色常亮变为红闪，提示测量人员传感器已到达水沙界面位置，此时测量人员直接读取标尺上读数，并于基准点读数进行对比即可得到相对于基准点的水沙界面高程。

原有水下地形高程测量装置采用水准仪读取水沙界面装置上方标尺的方法获取水下地形高程，操作复杂，配合人员较多，技术要求较高。该地形测量装置由水平激光片光装置代替水准仪对地形进行测量，降低技术难度，节省设备费用，测量方便快捷，具有较高的稳定性，能明显提高工作效率，可实现长历时的水、沙界面高程测量。为河工、水工模型方便、快捷的水、沙界面测量，增强测量工作机动性、灵活性，提高工作效率。

尽管已结合优选的实施例描述了本发明，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，能够对在这里列出的主题实施各种改变、同等物的置换和修改，因此本发明的保护范围当视所提出的权利要求限定的范围为准。