專利名稱：光電式徑流流速傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種傳感器，特別是一種專門測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：
在土壤侵蝕過程中，大量擁集的水流不斷沖刷著山坡與農田，造成嚴重的水土流失，為了研究、觀察和測量在水土流失中的重要參數——坡面徑流的流速，需要一種可以準確、快速、在線測量的專門傳感器，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算、土壤侵蝕預報中不可缺少的水動力參數。開展徑流流速的研究對于深入研究坡面徑流的動力機制，進一步揭示土壤侵蝕的機理至關重要。
測量水流流速的傳感器很多，如超聲波流速傳感器、導熱式流速傳感器、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液體流速的測量(黃繼昌，徐巧魚，張海貴，郭繼忠，傅潤何.傳感器工作原理及應用實例.北京人民郵電出版社，1999；施文康，余曉芬.檢測技術.北京機械工業出版社，2000)。目前，尚沒有一種專用傳感器來測量徑流流速，國內外的研究機構仍然采用傳統的“示蹤法”來測量徑流流速。該方法首先在徑流中設置規定距離長度的區段，通過在區段起點的水流中投放染料并開始計時，當含有染料的水流經過區段終點時結束計時，用流經時間與流經距離來換算出徑流的流速(夏衛生，雷廷武，趙軍，張晴雯，高佩玲.示蹤法測定水流流速的研究.水土保持學報，2002，16(1)84～86)。管道內液體流速測量的傳感器因為工作原理與使用條件的限制，無法應用于徑流流速的測量；“示蹤法”因采用人工操作和觀察，測量精度較差且不能準確、實時、在線進行數據采集與處理。
發明內容
本實用新型的目的是設計一種結構簡單、性能穩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信號，再通過調理電路模塊輸入計算機進行數據處理并顯示測量結果。它能夠快速、準確、在線地測量徑流流速的變化，為土壤侵蝕和水土保持的科學研究提供依據。
本實用新型的目的是這樣實現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形成的波紋會對紅外光產生漫反射，采用同一中心線上設置兩組紅外光電傳感器即可采集兩路隨機信號，再通過調理電路模塊輸入計算機進行數據處理并顯示測量結果。根據相關測量的技術要求，紅外光電傳感器I與紅外光電傳感器II的各項技術指標和外部規格相同。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、調理電路模塊、屏蔽防水盒、輸出屏蔽電纜、把手、定位釘等組成。傳感器底座采用外經40mm、壁厚4mm、長100mm的深色有機玻璃圓管制作，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上部軸向中心線兩側的調節長孔內，可以根據需要調節紅外光電傳感器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通過屏蔽電纜與調理電路模塊連接，調理電路模塊固定在屏蔽防水盒內，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，調理電路模塊由輸出屏蔽電纜通過屏蔽防水盒與把手連接外部計算機，傳感器底座外部的底端軸向安裝有3個定位釘。
采集徑流流速數據時，使用把手將光電式徑流流速傳感器順水流方向插入徑流，3個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過，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形成的波紋會對紅外光產生漫反射，從而采集到兩路隨機信號輸入到調理電路模塊，經過放大、整形和濾波等預處理，再輸入計算機進行數據處理并顯示測量結果。
本實用新型的光電式徑流流速傳感器的優點是采用兩個將發射器件與接受器件結合的紅外光電傳感器，固定在間隔一定的同一中心線兩端，分別采集信號并輸入調理電路模塊再輸入計算機，具有結構緊湊、操作簡單快捷、使用可靠的特點，可快速、準確、在線地測量徑流的流速。
本實用新型的具體結構由以下實施例及附圖給出。
圖1是本實用新型的光電式徑流流速傳感器的結構示意圖。
圖2是本實用新型的傳感器底座的結構示意圖。
下面結合圖1、圖2對本發明詳細說明。
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、調節長孔具體實施方式
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)管內上部軸向中心線兩側的調節長孔(12)內；紅外光電傳感器I(2)、紅外光電傳感器II(10)通過屏蔽電纜(5)與調理電路模塊(6)連接，調理電路模塊(6)固定在屏蔽防水盒(7)內，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)，調理電路模塊(6)由輸出屏蔽電纜(8)通過屏蔽防水盒(7)與把手(9)連接外部計算機，傳感器底座(1)管外的底部軸向安裝有3個定位釘(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節長孔(12)，用于安裝和調節紅外光電傳感器I(2)、紅外光電傳感器II(10)。管外的底部軸向安裝有3個定位釘(11)。
權利要求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上部軸向中心線的兩側，紅外光電傳感器I、紅外光電傳感器II通過屏蔽電纜與調理電路模塊連接，調理電路模塊固定在屏蔽防水盒內，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，調理電路模塊由輸出屏蔽電纜通過屏蔽防水盒與把手連接外部計算機，傳感器底座管外的底部軸向安裝有3個定位釘。
2.如權利要求1所說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節長孔，用于安裝和調節紅外光電傳感器I、紅外光電傳感器II。
專利摘要本實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、調理電路模塊、屏蔽防水盒、輸出屏蔽電纜、把手、定位釘等組成。采集流速數據時，使用把手將光電式徑流流速傳感器順水流方向插入徑流溝底，水流從傳感器底座中經過，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形成的波紋會對紅外光產生漫反射，從而采集到兩路隨機信號并輸入調理電路模塊，經放大、整形和濾波等預處理后，輸入計算機進行數據處理并顯示結果。該傳感器結構簡單、性能穩定，能夠快速、準確、在線地測量徑流流速的變化，為土壤侵蝕和水土保持的科學研究提供依據。
文檔編號G01P5/00GK2833599SQ20052009870
公開日2006年11月1日 申請日期2005年11月10日 優先權日2005年11月10日
發明者李小昱, 王為, 雷廷武, 梁秀英 申請人:華中農業大學
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