一種測(cè)量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器的制造方法
【專利摘要】一種測(cè)量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，屬于傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】。為了解決目前測(cè)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(cè)器、遮光套、紅外光源和玻璃罩；所述光電探測(cè)器、遮光套和紅外光源均設(shè)置在玻璃罩內(nèi)，所述遮光套套在光電探測(cè)器的外表面，所述紅外光源，用于透過玻璃罩向待測(cè)泥沙含量的水流中發(fā)射紅外光；所述光電探測(cè)器，用于透過玻璃罩探測(cè)水流中泥沙反射和散射的紅外光；所述處理電路，根據(jù)光電探測(cè)器探測(cè)的紅外光強(qiáng)度獲得泥沙含量的模擬信號(hào)。所述遮光套的下端與玻璃罩底部平面無縫連接。本實(shí)用新型應(yīng)用在水土保持研究和水土流失監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。
【專利說明】一種測(cè)量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種測(cè)量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，利用紅外線在不同濃度含沙水流中反射強(qiáng)度不同這一原理進(jìn)行含沙量測(cè)量的泥沙傳感器有紅外測(cè)沙儀和一種反射式含沙量測(cè)量方法及裝置。其中，紅外測(cè)沙儀采用普通的紅外光源與光電探測(cè)器進(jìn)行泥沙含量的測(cè)量，但是傳感器光路設(shè)計(jì)過于簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)不夠合理，導(dǎo)致含沙量測(cè)量范圍低于50kg/m3，不適用高含沙量水流的測(cè)量，實(shí)用性不高。另夕卜，反射式含沙量測(cè)量方法及裝置采用的近紅外光源(1800nm及1940nm)和光電探測(cè)器進(jìn)行泥沙含量的測(cè)量，由于1800nm及1940nm紅外光源有較強(qiáng)的水分吸收和反射特性，含沙量測(cè)量范圍達(dá)到300kg/m3，但是其傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上將紅外光源與光電探測(cè)器置于同一密閉空間內(nèi)進(jìn)行泥沙含量的測(cè)量，并沒有排除玻璃片的鏡面反射產(chǎn)生的疊加干擾，并且ISOOnm及1940nm紅外光源和探測(cè)器單價(jià)是國(guó)內(nèi)普通紅外光源和光電探測(cè)器的數(shù)十倍甚至上百倍，生產(chǎn)應(yīng)用成本高昂。
[0003]所以，現(xiàn)有泥沙傳感器是把紅外光源與光電探測(cè)器置于同一空間內(nèi)進(jìn)行泥沙含量的測(cè)量。紅外光源產(chǎn)生的紅外線一部分折射后透過玻璃片進(jìn)入含沙水流中，通過泥沙顆粒的反射再次透過玻璃片進(jìn)入光電探測(cè)器，產(chǎn)生有效的光電信號(hào)，而另一部分紅外線在玻璃片表面發(fā)生鏡面反射后直接進(jìn)入光電探測(cè)器，這樣就對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生了無效的疊加干擾。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是為了解決目前測(cè)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(cè)量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器。
[0005]本實(shí)用新型的一種測(cè)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(cè)器、遮光套、紅外光源和玻璃罩；
[0007]所述光電探測(cè)器、遮光套和紅外光源均設(shè)置在玻璃罩內(nèi)，所述遮光套套在光電探測(cè)器的外表面，
[0008]所述紅外光源，用于透過玻璃罩向待測(cè)泥沙含量的水流中發(fā)射紅外光；
[0009]所述光電探測(cè)器，用于透過玻璃罩探測(cè)水流中泥沙反射和散射的紅外光；
[0010]所述處理電路，根據(jù)光電探測(cè)器探測(cè)的紅外光強(qiáng)度獲得泥沙含量的模擬信號(hào)。
[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(fā)射光源方向與光電探測(cè)器的探測(cè)方向夾角范圍為35°?55°。
[0013]所述傳感器包括多個(gè)紅外光源，所述多個(gè)紅外光源以所述光電探測(cè)器為中心分布在其周圍。
[0014]所述紅外光源為紅外發(fā)光二極管，其峰值波長(zhǎng)范圍為940nm?950nm ；
[0015]所述光電探測(cè)器為紅外接收二極管，其敏感波長(zhǎng)范圍為800nm?llOOnm。
[0016]所述處理電路形成電路板，紅外光源和光電探測(cè)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(hù)外殼7 ;
[0018]所述電路板、光電探測(cè)器、遮光套、紅外光源和玻璃罩均設(shè)置在防護(hù)外殼內(nèi)。
[0019]所述防護(hù)外殼的尾部設(shè)有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋用于與線纜防水接頭密封連接。
[0020]所述防護(hù)外殼與玻璃罩之間采用密封膠進(jìn)行防水密封。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果在于，由于把紅外光源與光電探測(cè)器通過遮光套進(jìn)行空間隔離，使紅外光源在玻璃罩表面產(chǎn)生的鏡面反射紅外光被遮光套阻擋，進(jìn)入光電探測(cè)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(duì)泥沙測(cè)量結(jié)果的疊加干擾，提高了測(cè)量范圍及精度。同時(shí)，本實(shí)用新型的紅外光源和光電探測(cè)器采用的成本較低的紅外發(fā)光二極管和紅外接收二極管就能實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型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干擾，含沙量測(cè)量范圍大幅提高。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，成本較低的本實(shí)用新型含沙量測(cè)量范圍也能達(dá)到300kg/m3以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型所述的一種測(cè)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(shí)施方式】
[0023]結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種測(cè)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(cè)器2、遮光套3、多個(gè)紅外光源5、玻璃罩6和防護(hù)外殼7 ;
[0025]所述遮光套3套在光電探測(cè)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(cè)器2通過焊接引腳4焊接固定在所述電路板上；所述多個(gè)紅外光源5以所述光電探測(cè)器2為中心分布在其周圍；調(diào)整紅外光源5發(fā)射光源方向與光電探測(cè)器2的探測(cè)方向夾角，夾角范圍為35°?55° ;焊接好的電路板、紅外光源5和光電探測(cè)器2向下放入玻璃罩6內(nèi)，電路板設(shè)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，最后將電路板、光電探測(cè)器2、遮光套3、紅外光源5和玻璃罩6均嵌入防護(hù)外殼7內(nèi)。
[0026]所述紅外光源5，用于透過玻璃罩6向待測(cè)泥沙含量的水流中發(fā)射紅外光；
[0027]所述光電探測(cè)器2，用于透過玻璃罩6探測(cè)水流中泥沙反射和散射的紅外光；
[0028]所述處理電路1，根據(jù)光電探測(cè)器2探測(cè)的紅外光強(qiáng)度獲得泥沙含量的模擬信號(hào)；
[0029]紅外光源5與光電探測(cè)器2通過遮光套3進(jìn)行空間隔離后，紅外光源5在玻璃罩6表面產(chǎn)生的鏡面反射被遮光套3阻擋，無法進(jìn)入光電探測(cè)器2，不會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生疊加干擾，達(dá)到提高測(cè)量范圍和精度的目的。
[0030]本實(shí)施方式采用了普通的低成本的紅外發(fā)光二極管作為紅外光源5，其峰值波長(zhǎng)范圍為940nm?950nm，普通的紅外接收二極管作為光電探測(cè)器2，其敏感波長(zhǎng)范圍為SOOnm?llOOnm，同時(shí)對(duì)傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后泥沙傳感器不僅經(jīng)濟(jì)性好，而且可以避免鏡面反射產(chǎn)生的疊加干擾，大大提高了泥沙含量的測(cè)量范圍，達(dá)到300kg/m3以上。
[0031]本實(shí)施方式中，所述防護(hù)外殼7的尾部設(shè)有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋用于與線纜防水接頭密封連接。
[0032]本實(shí)施方式中，所述防護(hù)外殼7與玻璃罩6之間采用密封膠進(jìn)行防水密封。
[0033]本實(shí)施方式的傳感器可廣泛應(yīng)用在水土保持研宄和水土流失監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特征在于，所述傳感器包括處理電路(I)、光電探測(cè)器(2)、遮光套(3)、紅外光源(5)和玻璃罩(6); 所述光電探測(cè)器(2)、遮光套(3)和紅外光源(5)均設(shè)置在玻璃罩￠)內(nèi)，所述遮光套(3)套在光電探測(cè)器(2)的外表面， 所述紅外光源(5)，用于透過玻璃罩(6)向待測(cè)泥沙含量的水流中發(fā)射紅外光； 所述光電探測(cè)器(2)，用于透過玻璃罩(6)探測(cè)水流中泥沙反射和散射的紅外光； 所述處理電路(I)，根據(jù)光電探測(cè)器(2)探測(cè)的紅外光強(qiáng)度獲得泥沙含量的模擬信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種測(cè)量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特征在于， 所述紅外光源(5)發(fā)射光源方向與光電探測(cè)器(2)的探測(cè)方向夾角范圍為35°?55。。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種測(cè)量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特征在于，所述傳感器包括多個(gè)紅外光源(5)，所述多個(gè)紅外光源(5)以所述光電探測(cè)器(2)為中心分布在其周圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種測(cè)量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特征在于，所述紅外光源(5)為紅外發(fā)光二極管，其峰值波長(zhǎng)范圍為940nm?950nm ； 所述光電探測(cè)器⑵為紅外接收二極管，其敏感波長(zhǎng)范圍為SOOnm?llOOnm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種測(cè)量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特征在于，所述處理電路⑴形成電路板，紅外光源(5)和光電探測(cè)器(2)通過焊接引腳⑷焊接固定在所述電路板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種測(cè)量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特征在于，所述傳感器還包括防護(hù)外殼(7); 所述電路板、光電探測(cè)器(2)、遮光套(3)、紅外光源(5)和玻璃罩(6)均設(shè)置在防護(hù)外殼⑵內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種測(cè)量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特征在于，所述防護(hù)外殼(7)的尾部設(shè)有內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋用于與線纜防水接頭密封連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種測(cè)量水流泥沙含量的反射式紅外泥沙傳感器，其特征在于，所述防護(hù)外殼(7)與玻璃罩(6)之間采用密封膠進(jìn)行防水密封。
【文檔編號(hào)】G01N21/49GK204241375SQ201420812576
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】李勇濤, 陳英智, 李立新, 焦寶明, 李成杰 申請(qǐng)人:黑龍江省水土保持科學(xué)研究院