一种径流含沙量测量装置的制作方法

本实用新型涉及一种含沙量测量装置，具体地说是一种径流含沙量测量装置。

背景技术：

水土流失是世界上主要灾害之一。它严重地威胁着人类的生存和发展，成为各国普遍关心的问题。我国山丘区面积广大，降水时空分布不均，放牧垦殖历史久远，加之近年城市化和开发建设项目扩展，进一步加剧了水土流失，使水土流失成为我国头号环境问题。因此，治理水土流失，预防水土流失，对水土流失进一步的深入研究、监控和预报势在必行。

目前，国内外含沙量的测量方法有很多种，但最终可归结为两大类：直接法和间接法。

直接测定法是通过取样，将泥沙中的水除去，以确定其含沙量。其中烘干法是应用最广泛的测定泥沙浓度的方法，其设备简单，方法易行，有较高的精度，常被作为评价其他方法的标准，缺点是都是通过采集水样运回实验室分析处理，工作量大，劳动强度高，周期长，不能够提供连续的泥沙变化过程资料，又由于取样具有偶然性，人为因素影响大，代表性差。

间接测定法是通过泥沙的某些特性来确定含沙量的方法，包括振动法、光电法、超声波、激光法、电容法和γ射线法等现代测量方法。间接测定法可以在现场测量、不破坏实验环境情况下，作定点连续重复测量，是含沙量动态测量的最佳方法。但其所需的设备很复杂并且精度相对较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是提供一种径流含沙量测量装置，以解决现有间接间接测定法精度较低，设备复杂的问题。

本实用新型是这样实现的：一种径流含沙量测量装置，包括：

分流管，用于引入径流中的浑水；

x射线发射器，位于所述分流管的一侧，用于向分流管内发射x射线；

x射线接收器，位于所述分流管的另一侧且与所述x射线发射器位置相对应，用于接收由x射线发射器发出并穿过分流管的x射线；以及

数据采集器，分别与x射线发射器和x射线接收器电连接，用于接受由所述x射线接收器产生的信号，并经处理得到径流含沙量的测量值。

所述x射线发射器包括第一密封室、x射线管以及激励高压电源；所述第一密封室固定在所述分流管的外壁上，所述x射线管以及所述激励高压电源位于所述第一密封室的内部；所述激励高压电源穿接在所述第一密封室的壳体上，且所述激励高压电源的穿接端通过导线与所述数据采集器相连接，所述x射线管固定在所述激励高压电源上且与所述激励高压电源电连接，所述x射线管发出的x射线沿所述分流管的直径方向射出。

所述x射线发射器发射的x射线能量为70kev。

所述x射线接收器由第二密封室、nai晶体、光电倍增管以及偏置高压电源组成；所述第二密封室固定安装在所述分流管的外壁上，且所述第二密封室的位置与所述x射线发射器相对应，所述nai晶体、所述光电倍增管以及所述偏置高压电源位于所述第二密封室的内部；所述偏置高压电源穿接在所述第二密封室上，所述偏置高压电源的穿接端通过导线与所述数据采集器相连接，所述光电倍增管固定在所述偏置高压电源上，所述nai晶体固定在所述光电倍增管上，且所述光电倍增管和所述nai晶体分布在所述x射线管发出的x射线方向上。

所述数据采集器由前置放大器、信号放大器、信号处理器及单片机组成；所述前置放大器用于将接收的信号进行初步放大；所述信号放大器与所述前置放大器以及所述信号处理器相连接，将所述前置放大器输出的信号进一步放大并输送至所述信号处理器；所述信号处理器与所述信号放大器以及所述单片机相连接，对信号进行处理并将处理结果输送至单片机，单片机对处理后的结果进行运算。

所述单片机还用于控制所述x射线发射器，调节x射线的强度。

本实用新型基于x射线透射原理，使用分流管引入径流中的浑水，通过x射线发射器发射x射线，x射线穿过含沙的浑水，并由x射线接收器接收透射衰减后的x射线。然后通过数据采集器对接收的信号进行处理分析，得到径流的含沙量。

本实用新型结构简单、成本低且具有极高的测量精度，可用于测量精度要求较高的科学实验中。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、分流管；2、第一密封室；3、x射线管；4、激励高压电源；5、第二密封室；6、nai晶体；7、光电倍增管；8、偏置高压电源；9、数据采集器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括分流管1、x射线发射器、x射线接收器以及数据采集器9。径流中的浑水流经分流管1，在分流管1的两侧设置有x射线发射器和x射线接收器，x射线发射器和x射线接收器位置相对应，保证由x射线发射器发射出的x射线能够被x射线接收器接收。x射线接收器接收x射线后根据x射线的强度产生相应的电信号，然后传送给数据采集器9，由数据采集器9对电信号进行记录分析。

其中x射线发射器包括第一密封室2、x射线管3以及激励高压电源4。第一密封室2固定在分流管1的外壁上，x射线管3以及激励高压电源4安装在第一密封室2内部，密封室由防辐射材料制成，对x射线管3产生的x射线进行屏蔽，防止x射线对人体以及野外环境产生危害。激励高压电源4穿接在第一密封室2的外壳上，且激励高压电源4的穿接端通过导线与数据采集器9的单片机相连接。x射线管3固定在激励高压电源4上且与激励高压电源4电连接，x射线管3发出的x射线沿分流管1的直径方向射出，穿过分流管1后被x射线接收器的nai晶体6接收。激励高压电源4为x射线管3提供能源，使x射线管3发射一定强度的x射线，x射线穿过由分流管1引出的浑水，x射线由于浑水中泥沙的阻挡作用强度降低，然后被x射线接收器接收。

x射线接收器包括第二密封室5、nai晶体6、光电倍增管7以及偏置高压电源8，nai晶体6、光电倍增管7以及偏置高压电源8被密封在第二密封室5内，第二密封室5对从x射线发射器射入的x射线进行屏蔽。偏置高压电源8穿接在第二密封室5上，偏置高压电源8的穿接端通过导线与数据采集器9相连接，光电倍增管7固定在偏置高压电源8上，nai晶体6固定在光电倍增管7上，且光电倍增管7和nai晶体6分布在x射线管3发出的x射线方向上。nai晶体6接收x射线并将x射线转化为光信号，光电倍增管7将nai晶体6产生的光信号转换成电信号并输送给数据采集器9，偏置高压电源8为光电倍增管7提供电能。

数据采集器9由前置放大器、信号放大器、信号处理器及单片机组成。前置放大器用于将接收的信号进行初步放大；信号放大器与前置放大器以及信号处理器相连接，将前置放大器输出的信号进一步放大并输送至信号处理器；信号处理器与信号放大器以及单片机相连接，对信号进行处理并将处理结果输送至单片机，单片机对处理后的结果进行运算。数据采集器9将x射线接收器产生的信号进行收集与分析，记录每个时刻信号的大小，并结合单位时间通过分流管1的浑水体积，数据采集器9即可自动计算出径流的含沙量。数据采集器还兼有控制功能，数据采集器9与x射线发射器相连，可通过数据采集器9对激励高压电源4进行控制，通过改变电源参数改变x射线的强度。

本实用新型的实现是基于x射线透射衰减的原理，当一组经过准直的x射线垂直投射到被测物体的表面上，通过厚度为l的被测物体后，其强度由于被物体吸收或散射而按指数函数规律下降。在浑水径流中，径流是由土壤固体颗粒和水组成的液、固两相介质的混合体，所以还需考虑含水量与含沙量以及水和泥沙的质量吸收系数。由于测量时为动态测量，水流的单位体积含水量和单位体积干土壤质量均随时间发生着变化，经过推倒得出在源距l不变的条件下，浑水含沙量与x射线通过测量浑水层的辐射强度i的对数值成线性关系。

在使用时，调整x射线的强度，使x射线发射器发射的x射线能量为70kev。70kev能量的x射线适用于不同含沙量范围的情况，同时可采集样品使用烘干法与本实用新型的测试结果进行对比分析，以确定实验结果的可靠性。如果结果相差过大，则需要对仪器进行标定，以确定x射线的强度，同时调整x射线的强度，从而达到最高的测量精度。

本实用新型的结构简单，但具有极高的测量精度，能够方便的测量径流的含沙量。