專利名稱：光電式徑流流速傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種傳感器，特別是一種專門測(cè)量土壤侵蝕與水土流失中徑流流速的光電式徑流流速傳感器。
背景技術(shù)：
在土壤侵蝕過(guò)程中，大量擁集的水流不斷沖刷著山坡與農(nóng)田，造成嚴(yán)重的水土流失，為了研究、觀察和測(cè)量在水土流失中的重要參數(shù)——坡面徑流的流速，需要一種可以準(zhǔn)確、快速、在線測(cè)量的專門傳感器，即徑流流速傳感器。在水土流失研究中，坡面徑流流速是徑流計(jì)算、土壤侵蝕預(yù)報(bào)中不可缺少的水動(dòng)力參數(shù)。開(kāi)展徑流流速的研究對(duì)于深入研究坡面徑流的動(dòng)力機(jī)制，進(jìn)一步揭示土壤侵蝕的機(jī)理至關(guān)重要。
測(cè)量水流流速的傳感器很多，如超聲波流速傳感器、導(dǎo)熱式流速傳感器、激光流速傳感器、光纖流速傳感器等，這些流速傳感器僅限于管道內(nèi)液體流速的測(cè)量(黃繼昌，徐巧魚(yú)，張海貴，郭繼忠，傅潤(rùn)何.傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例.北京人民郵電出版社，1999；施文康，余曉芬.檢測(cè)技術(shù).北京機(jī)械工業(yè)出版社，2000)。目前，尚沒(méi)有一種專用傳感器來(lái)測(cè)量徑流流速，國(guó)內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)仍然采用傳統(tǒng)的“示蹤法”來(lái)測(cè)量徑流流速。該方法首先在徑流中設(shè)置規(guī)定距離長(zhǎng)度的區(qū)段，通過(guò)在區(qū)段起點(diǎn)的水流中投放染料并開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)含有染料的水流經(jīng)過(guò)區(qū)段終點(diǎn)時(shí)結(jié)束計(jì)時(shí)，用流經(jīng)時(shí)間與流經(jīng)距離來(lái)?yè)Q算出徑流的流速(夏衛(wèi)生，雷廷武，趙軍，張晴雯，高佩玲.示蹤法測(cè)定水流流速的研究.水土保持學(xué)報(bào)，2002，16(1)84～86)。管道內(nèi)液體流速測(cè)量的傳感器因?yàn)楣ぷ髟砼c使用條件的限制，無(wú)法應(yīng)用于徑流流速的測(cè)量；“示蹤法”因采用人工操作和觀察，測(cè)量精度較差且不能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、在線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定的光電式徑流流速傳感器，利用在同一中心線的兩組紅外光電傳感器采集兩路隨機(jī)信號(hào)，再通過(guò)調(diào)理電路模塊輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示測(cè)量結(jié)果。它能夠快速、準(zhǔn)確、在線地測(cè)量徑流流速的變化，為土壤侵蝕和水土保持的科學(xué)研究提供依據(jù)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的光電式徑流流速傳感器的工作原理是將集聚的紅外光照射在徑流水流中，水流中的泥沙顆粒以及水流動(dòng)形成的波紋會(huì)對(duì)紅外光產(chǎn)生漫反射，采用同一中心線上設(shè)置兩組紅外光電傳感器即可采集兩路隨機(jī)信號(hào)，再通過(guò)調(diào)理電路模塊輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示測(cè)量結(jié)果。根據(jù)相關(guān)測(cè)量的技術(shù)要求，紅外光電傳感器I與紅外光電傳感器II的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和外部規(guī)格相同。光電式徑流流速傳感器由傳感器底座、紅外光電傳感器I、紅外光電傳感器II、螺栓、螺母、屏蔽電纜、調(diào)理電路模塊、屏蔽防水盒、輸出屏蔽電纜、把手、定位釘?shù)冉M成。傳感器底座采用外經(jīng)40mm、壁厚4mm、長(zhǎng)100mm的深色有機(jī)玻璃圓管制作，紅外光電傳感器I、紅外光電傳感器II分別用螺栓與螺母安裝在傳感器底座管內(nèi)上部軸向中心線兩側(cè)的調(diào)節(jié)長(zhǎng)孔內(nèi)，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)紅外光電傳感器I、紅外光電傳感器II的間距；紅外光電傳感器I、紅外光電傳感器II通過(guò)屏蔽電纜與調(diào)理電路模塊連接，調(diào)理電路模塊固定在屏蔽防水盒內(nèi)，屏蔽防水盒固定在傳感器底座外的上部，屏蔽防水盒頂部固定有把手，調(diào)理電路模塊由輸出屏蔽電纜通過(guò)屏蔽防水盒與把手連接外部計(jì)算機(jī)，傳感器底座外部的底端軸向安裝有3個(gè)定位釘。
采集徑流流速數(shù)據(jù)時(shí)，使用把手將光電式徑流流速傳感器順?biāo)鞣较虿迦霃搅鳎?個(gè)定位釘將傳感器底座固定在溝底，使水流從傳感器底座中經(jīng)過(guò)，在同一中心線兩端的紅外光電傳感器I與紅外光電傳感器II將集聚的紅外光照射在徑流的水流中，徑流中的泥沙顆粒以及水流動(dòng)形成的波紋會(huì)對(duì)紅外光產(chǎn)生漫反射，從而采集到兩路隨機(jī)信號(hào)輸入到調(diào)理電路模塊，經(jīng)過(guò)放大、整形和濾波等預(yù)處理，再輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示測(cè)量結(jié)果。
本實(shí)用新型的光電式徑流流速傳感器的優(yōu)點(diǎn)是采用兩個(gè)將發(fā)射器件與接受器件結(jié)合的紅外光電傳感器，固定在間隔一定的同一中心線兩端，分別采集信號(hào)并輸入調(diào)理電路模塊再輸入計(jì)算機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單快捷、使用可靠的特點(diǎn)，可快速、準(zhǔn)確、在線地測(cè)量徑流的流速。


本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施例及附圖給出。
圖1是本實(shí)用新型的光電式徑流流速傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的傳感器底座的結(jié)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合圖1、圖2對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明。
圖中1、傳感器底座，2、紅外光電傳感器I，3、螺母，4、螺栓，5、屏蔽電纜，6、調(diào)理電路模塊，7、屏蔽防水盒，8、輸出屏蔽電纜，9、把手，10、紅外光電傳感器II，11、定位釘，12、調(diào)節(jié)長(zhǎng)孔具體實(shí)施方式
如圖1所示紅外光電傳感器I(2)、紅外光電傳感器II(10)分別用螺栓(4)與螺母(3)安裝在傳感器底座(1)管內(nèi)上部軸向中心線兩側(cè)的調(diào)節(jié)長(zhǎng)孔(12)內(nèi)；紅外光電傳感器I(2)、紅外光電傳感器II(10)通過(guò)屏蔽電纜(5)與調(diào)理電路模塊(6)連接，調(diào)理電路模塊(6)固定在屏蔽防水盒(7)內(nèi)，屏蔽防水盒(7)固定在傳感器底座(1)外部的上方，屏蔽防水盒(7)頂部固定有把手(9)，調(diào)理電路模塊(6)由輸出屏蔽電纜(8)通過(guò)屏蔽防水盒(7)與把手(9)連接外部計(jì)算機(jī)，傳感器底座(1)管外的底部軸向安裝有3個(gè)定位釘(11)。
如圖2所示傳感器底座(1)的上部軸向中心線兩端加工有調(diào)節(jié)長(zhǎng)孔(12)，用于安裝和調(diào)節(jié)紅外光電傳感器I(2)、紅外光電傳感器II(10)。管外的底部軸向安裝有3個(gè)定位釘(11)。
權(quán)利要求1.光電式徑流流速傳感器由傳感器底座、紅外光電傳感器I、螺母、螺栓、屏蔽電纜、調(diào)理電路模塊、屏蔽防水盒、輸出屏蔽電纜、把手、紅外光電傳感器II、定位釘組成，其特征是紅外光電傳感器I、紅外光電傳感器II分別用螺栓與螺母安裝在傳感器底座管內(nèi)上部軸向中心線的兩側(cè)，紅外光電傳感器I、紅外光電傳感器II通過(guò)屏蔽電纜與調(diào)理電路模塊連接，調(diào)理電路模塊固定在屏蔽防水盒內(nèi)，屏蔽防水盒固定在傳感器底座外部的上方，屏蔽防水盒頂部固定有把手，調(diào)理電路模塊由輸出屏蔽電纜通過(guò)屏蔽防水盒與把手連接外部計(jì)算機(jī)，傳感器底座管外的底部軸向安裝有3個(gè)定位釘。
2.如權(quán)利要求1所說(shuō)的光電式徑流流速傳感器，其特征在于傳感器底座的上部軸向中心線兩端加工有調(diào)節(jié)長(zhǎng)孔，用于安裝和調(diào)節(jié)紅外光電傳感器I、紅外光電傳感器II。
專利摘要本實(shí)用新型是光電式徑流流速傳感器，由傳感器底座、紅外光電傳感器Ⅰ、紅外光電傳感器Ⅱ、屏蔽電纜、調(diào)理電路模塊、屏蔽防水盒、輸出屏蔽電纜、把手、定位釘?shù)冉M成。采集流速數(shù)據(jù)時(shí)，使用把手將光電式徑流流速傳感器順?biāo)鞣较虿迦霃搅鳒系?，水流從傳感器底座中?jīng)過(guò)，兩路的紅外光電傳感器Ⅰ與紅外光電傳感器Ⅱ照射在徑流的水流中，水流中泥沙顆粒以及水流動(dòng)形成的波紋會(huì)對(duì)紅外光產(chǎn)生漫反射，從而采集到兩路隨機(jī)信號(hào)并輸入調(diào)理電路模塊，經(jīng)放大、整形和濾波等預(yù)處理后，輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示結(jié)果。該傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，能夠快速、準(zhǔn)確、在線地測(cè)量徑流流速的變化，為土壤侵蝕和水土保持的科學(xué)研究提供依據(jù)。
文檔編號(hào)G01P5/00GK2833599SQ20052009870
公開(kāi)日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2005年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月10日
發(fā)明者李小昱, 王為, 雷廷武, 梁秀英 申請(qǐng)人:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)