[发明专利]测量水底和水面标高的传感器及其制作安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水利工程监测装置，具体涉及一种测量水底和水面标高的传感器及其制作安装方法。

背景技术

根据朗伯-比尔定律（Lambert-Beer Law），当一束平行单色光通过含有均匀的介质的吸收池时，光的一部分被介质吸收，一部分透过介质，一部分被吸收池表面反射。而被介质吸收的光强与介质的固有属性——透射率相关。

在河流、海洋当中，根据空气、水体、土体的透射率不同，可确定某地点在竖直方向上空气、水体和土体的分布和分界面位置，最终确定水面和水底的标高。基于此特性，本发明提供一种新型的传感器，测量水面和水底的标高，进而实现冲淤状态的自动实时监测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量水底和水面标高的传感器及其制作安装方法，通过空气、水体、土体的通光性来确定水底和水面标高，从而实现水深和冲淤深度监测。

实现本发明目的的技术解决方案为：

传感器包括固定板、半圆管片、平板、测量模块、发光探针、感光探针、主导线、分导线。平板呈长方形，水平放置；在平板长边的中轴线上标记有一个中心点和两个通线孔，其中，中心点位于中轴线的中点位置，两个通线孔分别位于中心点两侧，通线孔贯通平板的上下表面。测量模块被固定安装在平板上表面的中心点位置，发光探针和感光探针分别固定安装在平板下表面通线孔位置，并通过分导线与测量模块连接。半圆管片上设有通线孔，从测量模块引出主导线穿过半圆管片上的通线孔，并将该通线孔密封。将半圆管片罩住测量模块，与平板长边连接密封，仅在两端露出半圆形管口，管口用固定板连接密封。

上述固定板为方板，四角设有螺栓孔。

上述发光探针包括探针管、发光二极管、聚光透镜、无色透明玻璃。探针管一端开口、另一端闭口，闭口端的一个侧壁上开有窗孔。开口端固定安装在上述平板下表面通线孔位置，闭口端侧壁窗孔处嵌入安装发光二极管、聚光透镜、无色透明玻璃，其中无色透明玻璃位于探针管闭口端侧壁窗孔处的最外层，直接与介质接触，聚光透镜和发光二极管被固定在探针管闭口端和无色透明玻璃构成的封闭空间内，按照从管外到管内的顺序依次为无色透明玻璃、聚光透镜和发光二极管。发光二极管通过分导线与上述测量模块连接。

上述感光探针包括探针管、光敏二极管、无色透明玻璃。探针管一端开口、另一端闭口，闭口端的一个侧壁上开有窗孔。开口端固定安装在上述平板下表面通线孔位置，闭口端侧壁窗孔处嵌入安装光敏二极管、无色透明玻璃，其中无色透明玻璃位于探针管闭口端侧壁窗孔处的最外层，直接与介质接触，光敏二极管被固定在探针管闭口端和无色透明玻璃构成的封闭空间内，按照从管外到管内的顺序依次为无色透明玻璃、光敏二极管。光敏二极管通过分导线与上述测量模块连接。

上述无色透明玻璃具有良好的耐磨性能，可以经受长期的水下侵蚀。

上述发光探针和感光探针安装时，发光探针中的无色透明玻璃和感光探针中的无色透明玻璃相对，使发光探针的发光二极管射出的光线，可以透过聚光透镜和无色透明玻璃垂直照射到感光探针的光敏二极管表面。

本发明的传感器制作方法，包括以下几个步骤：

（a1）在平板上表面的中心位置安装测量模块；

（a2）将发光探针和感光探针分别固定安装在平板下表面通线孔位置，发光探针中的无色透明玻璃和感光探针中的无色透明玻璃相对；

（a3）将发光探针和感光探针分别通过分导线与测量模块连接；

（a4）从测量模块引出主导线穿过半圆管片上的通线孔，并将该通线孔密封；

（a5）将半圆管片罩住测量模块，与平板长边连接密封，仅在两端露出半圆形管口，管口用固定板连接密封。

本发明的传感器工作原理和方法如下：

传感器中发光探针的发光二极管在驱动电流作用下，发射单色光，穿过聚光透镜和无色透明玻璃后平行射入介质中，单色光经介质部分吸收后，穿过感光探针的无色透明玻璃、射入光敏二极管，在光敏二极管内产生光电流。光电流与驱动电流存在以下关系：

Ilc=Idc·Kl·Kr·T·Ra·Kev/A+Ie    （1）