本實用新型涉及一種聲波測量水文地質(zhì)長觀孔內(nèi)水位的裝置。

背景技術(shù)：

當前水文地質(zhì)長觀孔內(nèi)水位的測量一般采用以下方式：

人工測繩測量法：該方法是通過一段帶有刻度的細硬質(zhì)電線放入觀測孔中，當電線接觸水面時(通過測量電線于大地之間的通斷來確定電線是否到達水面)，觀察放入電線的長度來測量水深。其觀測間隔時間一般較長，受人員等條件的限制觀測數(shù)據(jù)的密度十分有限，無法達到及時、快速、有效地獲取地下水動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的要求，而且實際操作時不同的人員會得出不同的讀數(shù)；即使每次都是同一人員去測量，同一段時間內(nèi)測量幾次也會因每次測量時電線受管壁的影響會有不同的變形，得出不同的測量結(jié)果。所以該法很難滿足當前及時、快速、有效地獲取地下水動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的要求。

水壓測量法：如圖1所示，該方法是通過一個放置在水文地質(zhì)長觀孔A內(nèi)的壓力傳感器C來測量水壓，通過水壓變化來計算水位的變化，并在水位顯示設(shè)備B上顯示。此法通過配合當前的電子通訊技術(shù)能夠滿足當前及時、快速、有效地獲取地下水動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的要求，但存在一下缺點：

a.壓力傳感探頭，會因為堵塞而影響測量精度，甚至損壞。

b.會因信號傳輸電纜的熱脹冷縮、疲勞拉伸等影響精度甚至因為電纜脆斷而堵塞井口。

c.安裝麻煩、需要多人合作才能完成，且會因人為因素如線纜的丈量誤差而影響水位測量的精度。

d.測量范圍小，受電纜的影響測量范圍一般在200米左右。

e.測量水位的變化范圍小，受壓力傳感器的工藝和生產(chǎn)技術(shù)的限制在保證一定精度的情況下最大可達50米左右。

f.維護復(fù)雜，如傳感器損壞則需要多人才可完成更換。

綜上所述，現(xiàn)有的測量方法已經(jīng)越來越不能滿足當前快速高效的生產(chǎn)生活的需要了，新方法的出現(xiàn)已經(jīng)迫在眉睫了。聲波測距早在很多年以前就出現(xiàn)了，卻一直沒有成功應(yīng)用于水文地質(zhì)長觀孔內(nèi)水位的觀測領(lǐng)域。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決以上技術(shù)上的不足，本實用新型提供了一種測量方便準確，維護方便的聲波測量水文地質(zhì)長觀孔內(nèi)水位的裝置。

本實用新型是通過以下措施實現(xiàn)的：

本實用新型的一種聲波測量水文地質(zhì)長觀孔內(nèi)水位的裝置，包括外殼，所述外殼內(nèi)設(shè)置有供電電池和微處理器，外殼底部設(shè)置有與微處理器信號連接并用于向水文地質(zhì)長觀孔內(nèi)下方發(fā)射聲波信號的聲波發(fā)射器，外殼下方設(shè)置有三個均與微處理器信號連接且高度不同的聲波采集器，所述聲波采集器用于接收由聲波發(fā)射器發(fā)出的聲波信號并轉(zhuǎn)換成電信號傳送給微處理器，所述微處理器連接有計時模塊和外圍設(shè)備，所述計時模塊用于記錄聲波采集器收到聲波信號的時間，所述外圍設(shè)備包括顯示器，微處理器用于根據(jù)聲波信號頻率和計時模塊記錄的時間計算出聲波傳送的距離。

上述外殼下方豎直連接有支撐桿，三個聲波采集器安裝在支撐桿上的不同高度。

本實用新型的有益效果是：1、非接觸式測量方式，尤其擅長測深井的液位；2、無線式測量，不會因為電纜的熱脹冷縮、疲勞拉伸等影響精度；3、無線式測量，安裝方便、單人即可操作；4、測量范圍大，最大可到1000米；5、測量水位的變化范圍大，最大可達800米；6、維護方便，單人即可操作；7、生產(chǎn)和維護費用低。

附圖說明

圖1為現(xiàn)在的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：A水文地質(zhì)長觀孔，B水位顯示設(shè)備，C壓力傳感器，D水面，1外殼，2聲波發(fā)射器，3聲波采集器I，4聲波采集器II，5聲波采集器III。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細的描述：

如圖2所示，本實用新型的一種聲波測量水文地質(zhì)長觀孔內(nèi)水位的裝置，包括外殼1，外殼1內(nèi)設(shè)置有供電電池和微處理器，外殼1底部設(shè)置有與微處理器信號連接并用于向水文地質(zhì)長觀孔內(nèi)下方發(fā)射聲波信號的聲波發(fā)射器2，外殼1下方設(shè)置有三個均與微處理器信號連接且高度不同的聲波采集器，聲波采集器用于接收由聲波發(fā)射器2發(fā)出的聲波信號并轉(zhuǎn)換成電信號傳送給微處理器，微處理器連接有計時模塊和外圍設(shè)備，計時模塊用于記錄聲波采集器收到聲波信號的時間，外圍設(shè)備包括顯示器，微處理器用于根據(jù)聲波信號頻率和計時模塊記錄的時間計算出聲波傳送的距離。外殼1下方豎直連接有支撐桿，三個聲波采集器安裝在支撐桿上的不同高度。

本實用新型進行測量的方法，包括以下步驟：

步驟1，將三個聲波采集器從高到低依次標定為聲波采集器I 3、聲波采集器II4和聲波采集器III5，聲波采集器II4和聲波采集器III5之間的高度差設(shè)定為L1，然后將聲波發(fā)射器2和三個聲波采集器放置在水文地質(zhì)長觀孔的孔口內(nèi)；

步驟2，微處理器控制聲波發(fā)射器2首次向水文地質(zhì)長觀孔內(nèi)下方發(fā)射聲波信號，當聲波采集器II 4首次接收到聲波信號時計時模塊開始計時，當聲波采集器III5首次接收到聲波信號時計時模塊結(jié)束計時，記錄該段時間長度為T1，然后微處理器計算出當前環(huán)境下聲波傳送的速度C，其中C＝L1÷T1；

步驟3，微處理器控制聲波發(fā)射器2再次向水文地質(zhì)長觀孔內(nèi)下方發(fā)射聲波信號，當聲波采集器I 3首次接收到聲波信號時計時模塊開始計時，當聲波采集器I 3首次接收到聲波信號時計時模塊結(jié)束計時，記錄該段時間長度為T2，然后微處理器計算出當前環(huán)境下聲波傳送距離L2，其中L2＝C×T2；最終計算出水文地質(zhì)長觀孔內(nèi)水面與聲波采集器I 3距離為L3，L3＝L2÷2，微處理器將計算出的數(shù)據(jù)實時顯示在顯示屏上。

用于測量的聲波頻率很低錯過了一個波長就能產(chǎn)生很大的誤差，不能用于精確測量，為使該聲波能夠?qū)崿F(xiàn)精確測量就要在一個波長內(nèi)定位，就需要在一串聲波里加入信標(調(diào)相點或調(diào)頻點)，使得該聲波能夠用于精確測量。一般聲波發(fā)射器2發(fā)射的聲波的波長大于水文地質(zhì)長觀孔的直徑。

分別計算出水文地質(zhì)長觀孔內(nèi)水面與聲波采集器II 4和聲波采集器III5之間的距離L4和L5，計算L4和L5之間的差值，對L1進行誤差校正，以提高測量精度。

以上所述僅是本專利的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本專利技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應(yīng)視為本專利的保護范圍。