一種不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量方法及其測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量方法及其測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]淤泥厚度及水位測(cè)量在水庫容積測(cè)算、水庫及河道沉積監(jiān)測(cè)、河道水流量測(cè)算、河道清淤、排污管道淤積測(cè)量、環(huán)境治理等領(lǐng)域都有廣泛和迫切需求。目前沒有一種方法可以大面積、長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)的對(duì)淤泥沉積的速度及厚度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外對(duì)淤泥的傳統(tǒng)的測(cè)量方法有以下幾種:鉆孔取樣法，使用鉆機(jī)單點(diǎn)采集柱狀淤泥樣品，鉆孔取樣法人工介入高，效率低，時(shí)效性差，同時(shí)無法避免對(duì)淤泥的擾動(dòng)；靜力觸探法，通過單點(diǎn)測(cè)定淤泥對(duì)測(cè)桿的比貫入阻力來測(cè)定淤泥厚度，此方法測(cè)量誤差大且不便操作;放射線測(cè)量法，放射線法測(cè)量淤泥厚度精度較高，但對(duì)測(cè)量環(huán)境和測(cè)試人員存在放射性污染，測(cè)量繁瑣且風(fēng)險(xiǎn)較高;雙頻超聲波多普勒測(cè)量法，利用水和淤泥對(duì)不同頻率超聲波的傳導(dǎo)特性，測(cè)量水與淤泥的界面及淤泥底層與水的距離，這種方法當(dāng)?shù)撞看嬖诔浞殖练e排水的固化淤泥是誤差較大，且操作麻煩設(shè)備復(fù)雜。同時(shí)，目前在渠道水量計(jì)量上，無論采用水位流量關(guān)系法還是斷面流速法，都無法解決淤泥沉積對(duì)水位和斷面面積測(cè)算帶來的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)目前沒有一種測(cè)量方法能夠長(zhǎng)期、自動(dòng)地對(duì)淤泥進(jìn)行監(jiān)測(cè)的不足，如何解決即時(shí)、自動(dòng)、大范圍的長(zhǎng)期測(cè)量淤泥的厚度、監(jiān)測(cè)淤泥的沉積問題。提供一種可以長(zhǎng)時(shí)間的無需人工干預(yù)的監(jiān)測(cè)淤泥的厚度、水位的高度，并分析淤泥的沉積規(guī)律、水位的變化情況的不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量方法及其測(cè)量裝置。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量方法，具體包括以下步驟:
[0006]步驟1:啟動(dòng)電容測(cè)量裝置，電容測(cè)量裝置順序采集多個(gè)在垂直方向上陣列分布的電容測(cè)鍵的電容值數(shù)據(jù)，得到多個(gè)電容值數(shù)據(jù)構(gòu)成的電容值數(shù)據(jù)集；
[0007]步驟2:將電容值數(shù)據(jù)集存入內(nèi)存，對(duì)電容值數(shù)據(jù)集進(jìn)行拐點(diǎn)查找處理，得到至少一個(gè)拐點(diǎn)；
[0008]步驟3:根據(jù)所有拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電容測(cè)鍵的位置計(jì)算得到不同介質(zhì)的厚度，結(jié)束測(cè)量。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明可以長(zhǎng)時(shí)間的無需人工干預(yù)的監(jiān)測(cè)淤泥的厚度、水位的高度，在分析淤泥的沉積規(guī)律、水位的變化情況，以及測(cè)算庫容或水流量上有著廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明準(zhǔn)確性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、安放簡(jiǎn)單、后期維護(hù)量小，便于大面積廣泛投入，用于監(jiān)測(cè)水庫、河道、管道的淤泥厚度、水位高度，以及庫容計(jì)算和水量計(jì)量;本發(fā)明利用不同介質(zhì)的介電常數(shù)不同，在空氣中、水中、高含水率淤泥和低含水率淤泥中的介電常數(shù)都不同，因此在不同介質(zhì)測(cè)得的電容值數(shù)據(jù)不同，根據(jù)電容值數(shù)據(jù)突變的位置就可知此處為介質(zhì)變化的位置，從而分辨水位深度和淤泥厚度，甚至可以測(cè)得不同含水率淤泥的厚度。
[0010]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0011]進(jìn)一步，所述步驟I之前還包括步驟O:判斷距離上一次完成測(cè)量的時(shí)間是否達(dá)到預(yù)設(shè)周期，如果是，執(zhí)行步驟I;否則，等待，循環(huán)執(zhí)行步驟O。
[0012]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，當(dāng)未達(dá)到周期時(shí)，系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)，節(jié)省能源的同時(shí)，達(dá)到了自動(dòng)測(cè)量的目的。
[0013]進(jìn)一步，所述步驟2中對(duì)所有電容值數(shù)據(jù)利用平面曲線離散點(diǎn)集拐點(diǎn)查找算法查找拐點(diǎn)，得到多個(gè)拐點(diǎn)。
[0014]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，本發(fā)明采用的平面曲線離散點(diǎn)集拐點(diǎn)查找算法是現(xiàn)有技術(shù)中常用的拐點(diǎn)查找算法，從空氣介質(zhì)到水介質(zhì)的界面出現(xiàn)第一個(gè)拐點(diǎn)，從水介質(zhì)到淤泥介質(zhì)的界面出現(xiàn)第二個(gè)拐點(diǎn)，如淤泥分為含水率高和含水率低兩種，其含水率高淤泥和含水率低淤泥的界面出現(xiàn)第三個(gè)拐點(diǎn)，如測(cè)量其他介質(zhì)也是一樣的。
[0015]進(jìn)一步，所述步驟I中自開始電容掃描測(cè)量時(shí)起延時(shí)Ims之后進(jìn)行測(cè)量電容測(cè)鍵的電容值數(shù)據(jù)。
[0016]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，延時(shí)Ims是為了等待電容掃描測(cè)量電路穩(wěn)定，使測(cè)量的電容值數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。
[0017]進(jìn)一步，所述3中將各個(gè)拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電容測(cè)鍵的位置乘以電容測(cè)鍵的間距計(jì)算得出不同介質(zhì)的厚度。
[0018]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，利用介質(zhì)不同介電常數(shù)不同的物理性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，其中:空氣為I，水erS80，高含水率游泥erS30-80，低含水率游泥為erS5_30。
[0019]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量裝置，包括主控器、供電模塊、電容測(cè)量裝置和多個(gè)電容測(cè)鍵；
[0020]所述主控器控制供電模塊為電容測(cè)量裝置供電，并啟動(dòng)電容測(cè)量裝置；
[0021]所述電容測(cè)量裝置用于根據(jù)主控器的驅(qū)動(dòng)順序測(cè)量每個(gè)電容測(cè)鍵的電容值，得到多個(gè)電容值數(shù)據(jù)構(gòu)成電容值數(shù)據(jù)集，并將電容值數(shù)據(jù)集存入主控器的內(nèi)存中；
[0022]所有所述電容測(cè)鍵在垂直方向上陣列分布；
[0023]所述主控器對(duì)內(nèi)存中的電容值數(shù)據(jù)集進(jìn)行拐點(diǎn)查找處理，得到至少一個(gè)拐點(diǎn)，并根據(jù)所有拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電容測(cè)鍵的位置計(jì)算得到不同介質(zhì)的厚度。
[0024]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0025]進(jìn)一步，還包括電路板，所有所述電容測(cè)鍵均勻陣列在電路板正面，所述電路板反面設(shè)置電容測(cè)量裝置。
[0026]進(jìn)一步，還包括金屬外殼和固定鋼桿，所述金屬外殼和電路板共同構(gòu)成封閉柱狀結(jié)構(gòu);所述電路板反面與金屬外殼共同構(gòu)成一個(gè)封閉腔體；
[0027]所述供電模塊設(shè)置在封閉腔體內(nèi)；
[0028]所述封閉腔體接近頂部的內(nèi)部設(shè)有主控器;所述封閉腔體底部與固定鋼桿相連接。
[0029]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，將電池放在外殼內(nèi)進(jìn)行防水保護(hù)，增加電池壽命，而固定鋼桿將測(cè)量裝置固定在固定位置，便于測(cè)量的進(jìn)行。
[0030]進(jìn)一步，所述外殼內(nèi)部填充有海綿體，所述海綿體用于固定供電模塊的位置。
[0031]進(jìn)一步，所述外殼內(nèi)部填充有密封樹脂，所述密封樹脂用于使外殼內(nèi)密封。
[0032]進(jìn)一步，所述所有電容測(cè)鍵設(shè)置在多個(gè)電路板上，兩個(gè)所述電路板之間通過鍵容電路擴(kuò)展連接焊盤連接。
[0033]進(jìn)一步，還包括輔助連接銅柱，所述輔助連接銅柱用于輔助鍵容電路擴(kuò)展連接焊盤連接兩個(gè)所述電路板。
[0034]進(jìn)一步，還包括天線和底座，所述天線用于實(shí)現(xiàn)主控器與外部裝置的通信;所述底座用于固定固定鋼桿。
[0035]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，通常底座采用混凝土制成，將固定鋼桿固定在混凝土底座中，保證了裝置的位置穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所述的一種不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量方法流程圖；
[0037]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所述的一種不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3為本發(fā)明具體示例所述的一種不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0039]圖4為本發(fā)明具體示例所述的一種不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量裝置局部正面圖；
[0040]圖5為本發(fā)明具體示例所述的一種不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量裝置局部反面圖；
[0041]圖6為本發(fā)明具體示例中0-249電容測(cè)鍵測(cè)得的電容值曲線圖。
[0042]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0043]1、主控器，2、供電模塊，3、電容測(cè)量裝置，4、電容測(cè)鍵，5、天線，6、密封頂蓋，7、海綿體，8、密封樹脂，9、金屬外殼，1、底座，11、密封底蓋，12、容鍵電路擴(kuò)展連接焊盤，13、錫焊輔助連接銅柱，14、固定鋼桿。
【具體實(shí)施方式】
[0044]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0045]如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例1所述的一種不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量方法，具體包括以下步驟:
[0046]步驟1:啟動(dòng)電容測(cè)量裝置，電容測(cè)量裝置順序采集多個(gè)在垂直方向上陣列分布的電容測(cè)鍵的電容值數(shù)據(jù)，得到多個(gè)電容值數(shù)據(jù)構(gòu)成的電容值數(shù)據(jù)集；
[0047]步驟2:將電容值數(shù)據(jù)集存入內(nèi)存，對(duì)電容值數(shù)據(jù)集進(jìn)行拐點(diǎn)查找處理，得到至少一個(gè)拐點(diǎn)；
[0048]步驟3:根據(jù)所有拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電容測(cè)鍵的位置計(jì)算得到不同介質(zhì)的厚度，結(jié)束測(cè)量。
[0049]本發(fā)明實(shí)施例2所述的一種不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量方法，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，所述步驟I之前還包括步驟O:判斷距離上一次完成測(cè)量的時(shí)間是否達(dá)到預(yù)設(shè)周期，如果是，執(zhí)行步驟I;否則，等待，循環(huán)執(zhí)行步驟O。
[0050]本發(fā)明實(shí)施例3所述的一種不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量方法，在實(shí)施例1或2的基礎(chǔ)上，所述步驟2中對(duì)所有電容值數(shù)據(jù)利用平面曲線離散點(diǎn)集拐點(diǎn)查找算法查找拐點(diǎn)，得到多個(gè)拐點(diǎn)。
[0051]本發(fā)明實(shí)施例4所述的一種不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量方法，在實(shí)施例1-3任一項(xiàng)的基礎(chǔ)上，所述步驟I中自開始電容掃描測(cè)量時(shí)起延時(shí)Ims之后進(jìn)行測(cè)量電容測(cè)鍵的電容值數(shù)據(jù)。
[0052]本發(fā)明實(shí)施例5所述的一種不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量方法，在實(shí)施例1-4任一項(xiàng)的基礎(chǔ)上，所述3中將各個(gè)拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電容測(cè)鍵的位置乘以電容測(cè)鍵的間距計(jì)算得出不同介質(zhì)的厚度。利用介質(zhì)不同介電常數(shù)不同的物理性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，其中:空氣Er為1，水Er為80，高含水率游泥erS30-80，低含水率游泥為erS5-30。
[0053]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例1所述的一種不同介質(zhì)厚度的自動(dòng)測(cè)量裝置，包括主