一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器的製造方法
2023-08-09 15:26:46
一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器的製造方法
【專利摘要】一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，屬於傳感器【技術領域】。為了解決目前測量泥沙含量的紅外泥沙傳感器成本昂貴的問題。所述傳感器包括處理電路、光電探測器、遮光套、紅外光源和玻璃罩；所述光電探測器、遮光套和紅外光源均設置在玻璃罩內，所述遮光套套在光電探測器的外表面，所述紅外光源，用於透過玻璃罩向待測泥沙含量的水流中發射紅外光；所述光電探測器，用於透過玻璃罩探測水流中泥沙反射和散射的紅外光；所述處理電路，根據光電探測器探測的紅外光強度獲得泥沙含量的模擬信號。所述遮光套的下端與玻璃罩底部平面無縫連接。本發明應用在水土保持研究和水土流失監測等領域。
【專利說明】一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器
【技術領域】
[0001]本發明屬於傳感器【技術領域】，特別涉及一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器。
【背景技術】
[0002]目前，利用紅外線在不同濃度含沙水流中反射強度不同這一原理進行含沙量測量的泥沙傳感器有紅外測沙儀和一種反射式含沙量測量方法及裝置。其中，紅外測沙儀採用普通的紅外光源與光電探測器進行泥沙含量的測量，但是傳感器光路設計過於簡單，結構不夠合理，導致含沙量測量範圍低於50kg/m3，不適用高含沙量水流的測量，實用性不高。另夕卜，反射式含沙量測量方法及裝置採用的近紅外光源(1800nm及1940nm)和光電探測器進行泥沙含量的測量，由於ISOOnm及1940nm紅外光源有較強的水分吸收和反射特性，含沙量測量範圍達到300kg/m3，但是其傳感器結構設計上將紅外光源與光電探測器置於同一密閉空間內進行泥沙含量的測量，並沒有排除玻璃片的鏡面反射產生的疊加幹擾，並且ISOOnm及1940nm紅外光源和探測器單價是國內普通紅外光源和光電探測器的數十倍甚至上百倍,生產應用成本高昂。
[0003]所以，現有泥沙傳感器是把紅外光源與光電探測器置於同一空間內進行泥沙含量的測量。紅外光源產生的紅外線一部分折射後透過玻璃片進入含沙水流中，通過泥沙顆粒的反射再次透過玻璃片進入光電探測器，產生有效的光電信號，而另一部分紅外線在玻璃片表面發生鏡面反射後直接進入光電探測器，這樣就對測量結果產生了無效的疊加幹擾。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了解決目前測量泥沙含量的紅外泥沙傳感器成本昂貴的問題，提供一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器。
[0005]本發明的一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，
[0006]所述傳感器包括處理電路、光電探測器、遮光套、紅外光源和玻璃罩；
[0007]所述光電探測器、遮光套和紅外光源均設置在玻璃罩內，所述遮光套套在光電探測器的外表面，
[0008]所述紅外光源，用於透過玻璃罩向待測泥沙含量的水流中發射紅外光；
[0009]所述光電探測器，用於透過玻璃罩探測水流中泥沙反射和散射的紅外光；
[0010]所述處理電路，根據光電探測器探測的紅外光強度獲得泥沙含量的模擬信號。
[0011]所述遮光套的下端與玻璃罩底部平面無縫連接。
[0012]所述紅外光源發射光源方向與光電探測器的探測方向夾角範圍為35°?55°。
[0013]所述傳感器包括多個紅外光源，所述多個紅外光源以所述光電探測器為中心分布在其周圍。
[0014]所述紅外光源為紅外發光二極體，其峰值波長範圍為940nm?950nm ；
[0015]所述光電探測器為紅外接收二極體，其敏感波長範圍為800nm?llOOnm。
[0016]所述處理電路形成電路板，紅外光源和光電探測器通過焊接引腳焊接固定在所述電路板上。
[0017]所述傳感器還包括防護外殼7 ；
[0018]所述電路板、光電探測器、遮光套、紅外光源和玻璃罩均設置在防護外殼內。
[0019]所述防護外殼的尾部設有內螺紋，所述內螺紋用於與線纜防水接頭密封連接。
[0020]所述防護外殼與玻璃罩之間採用密封膠進行防水密封。
[0021]本發明的有益效果在於，由於把紅外光源與光電探測器通過遮光套進行空間隔離，使紅外光源在玻璃罩表面產生的鏡面反射紅外光被遮光套阻擋，進入光電探測器的全部是泥沙反射及散射的紅外光，從而避免了鏡面反射對泥沙測量結果的疊加幹擾，提高了測量範圍及精度。同時，本發明的紅外光源和光電探測器採用的成本較低的紅外發光二極體和紅外接收二極體就能實現。本發明與沒有加遮光套的反射式紅外泥沙傳感器相比能有效避免鏡面反射的疊加幹擾，含沙量測量範圍大幅提高。實驗驗證，成本較低的本發明含沙量測量範圍也能達到300kg/m3以上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明所述的一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0023]結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，
[0024]所述傳感器包括處理電路1、光電探測器2、遮光套3、多個紅外光源5、玻璃罩6和防護外殼7 ；
[0025]所述遮光套3套在光電探測器2的外表面，所述處理電路I做成電路板，將紅外光源5和光電探測器2通過焊接引腳4焊接固定在所述電路板上；所述多個紅外光源5以所述光電探測器2為中心分布在其周圍；調整紅外光源5發射光源方向與光電探測器2的探測方向夾角，夾角範圍為35°?55° ;焊接好的電路板、紅外光源5和光電探測器2向下放入玻璃罩6內，電路板設在玻璃罩6的頂部，遮光套3下端與玻璃罩6底部平面無縫連接，最後將電路板、光電探測器2、遮光套3、紅外光源5和玻璃罩6均嵌入防護外殼7內。
[0026]所述紅外光源5,用於透過玻璃罩6向待測泥沙含量的水流中發射紅外光；
[0027]所述光電探測器2，用於透過玻璃罩6探測水流中泥沙反射和散射的紅外光；
[0028]所述處理電路1，根據光電探測器2探測的紅外光強度獲得泥沙含量的模擬信號；
[0029]紅外光源5與光電探測器2通過遮光套3進行空間隔離後，紅外光源5在玻璃罩6表面產生的鏡面反射被遮光套3阻擋，無法進入光電探測器2，不會對測量結果產生疊加幹擾，達到提聞測量範圍和精度的目的。
[0030]本實施方式採用了普通的低成本的紅外發光二極體作為紅外光源5，其峰值波長範圍為940nm?950nm，普通的紅外接收二極體作為光電探測器2，其敏感波長範圍為SOOnm?I lOOnm，同時對傳感器的內部結構進行了改進，改進後泥沙傳感器不僅經濟性好，而且可以避免鏡面反射產生的疊加幹擾，大大提高了泥沙含量的測量範圍，達到300kg/m3以上。
[0031]本實施方式中，所述防護外殼7的尾部設有內螺紋，所述內螺紋用於與線纜防水接頭S封連接。
[0032]本實施方式中,所述防護外殼7與玻璃罩6之間米用密封膠進行防水密封。
[0033]本實施方式的傳感器可廣泛應用在水土保持研究和水土流失監測等領域。
【權利要求】
1.一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特徵在於，所述傳感器包括處理電路(I)、光電探測器(2)、遮光套(3)、紅外光源(5)和玻璃罩(6)； 所述光電探測器(2)、遮光套(3)和紅外光源(5)均設置在玻璃罩￠)內，所述遮光套(3)套在光電探測器(2)的外表面， 所述紅外光源(5)，用於透過玻璃罩￠)向待測泥沙含量的水流中發射紅外光； 所述光電探測器(2)，用於透過玻璃罩(6)探測水流中泥沙反射和散射的紅外光； 所述處理電路(I)，根據光電探測器(2)探測的紅外光強度獲得泥沙含量的模擬信號。
2.根據權利要求1所述的一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特徵在於，所述遮光套(3)的下端與玻璃罩(6)底部平面無縫連接。
3.根據權利要求1或2所述的一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特徵在於， 所述紅外光源(5)發射光源方向與光電探測器(2)的探測方向夾角範圍為35°?55。。
4.根據權利要求3所述的一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特徵在於，所述傳感器包括多個紅外光源(5)，所述多個紅外光源(5)以所述光電探測器(2)為中心分布在其周圍。
5.根據權利要求4所述的一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特徵在於，所述紅外光源(5)為紅外發光二極體,其峰值波長範圍為940nm?950nm ; 所述光電探測器(2)為紅外接收二極體，其敏感波長範圍為800nm?llOOnm。
6.根據權利要求5所述的一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特徵在於，所述處理電路(I)形成電路板，紅外光源(5)和光電探測器(2)通過焊接引腳4焊接固定在所述電路板I上。
7.根據權利要求6所述的一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特徵在於，所述傳感器還包括防護外殼(X)； 所述電路板、光電探測器(2)、遮光套(3)、紅外光源(5)和玻璃罩(6)均設置在防護外殼⑵內。
8.根據權利要求7所述的一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特徵在於，所述防護外殼(7)的尾部設有內螺紋，所述內螺紋用於與線纜防水接頭密封連接。
9.根據權利要求7所述的一種測量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特徵在於，所述防護外殼(7)與玻璃罩(6)之間採用密封膠進行防水密封。
【文檔編號】G01N21/49GK104406938SQ201410796105
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月18日 優先權日:2014年12月18日
【發明者】李勇濤, 陳英智, 李立新, 焦寶明, 李成傑 申請人:黑龍江省水土保持科學研究院