一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器的制造方法
【专利摘要】一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器，属于传感器【技术领域】。为了解决目前测量泥沙含量的红外泥沙传感器成本昂贵的问题。所述传感器包括处理电路、光电探测器、遮光套、红外光源和玻璃罩；所述光电探测器、遮光套和红外光源均设置在玻璃罩内，所述遮光套套在光电探测器的外表面，所述红外光源，用于透过玻璃罩向待测泥沙含量的水流中发射红外光；所述光电探测器，用于透过玻璃罩探测水流中泥沙反射和散射的红外光；所述处理电路，根据光电探测器探测的红外光强度获得泥沙含量的模拟信号。所述遮光套的下端与玻璃罩底部平面无缝连接。本发明应用在水土保持研究和水土流失监测等领域。
【专利说明】一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器
【技术领域】
[0001]本发明属于传感器【技术领域】，特别涉及一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器。
【背景技术】
[0002]目前，利用红外线在不同浓度含沙水流中反射强度不同这一原理进行含沙量测量的泥沙传感器有红外测沙仪和一种反射式含沙量测量方法及装置。其中，红外测沙仪采用普通的红外光源与光电探测器进行泥沙含量的测量，但是传感器光路设计过于简单，结构不够合理，导致含沙量测量范围低于50kg/m3，不适用高含沙量水流的测量，实用性不高。另夕卜，反射式含沙量测量方法及装置采用的近红外光源(1800nm及1940nm)和光电探测器进行泥沙含量的测量，由于ISOOnm及1940nm红外光源有较强的水分吸收和反射特性，含沙量测量范围达到300kg/m3，但是其传感器结构设计上将红外光源与光电探测器置于同一密闭空间内进行泥沙含量的测量，并没有排除玻璃片的镜面反射产生的叠加干扰，并且ISOOnm及1940nm红外光源和探测器单价是国内普通红外光源和光电探测器的数十倍甚至上百倍,生产应用成本高昂。
[0003]所以，现有泥沙传感器是把红外光源与光电探测器置于同一空间内进行泥沙含量的测量。红外光源产生的红外线一部分折射后透过玻璃片进入含沙水流中，通过泥沙颗粒的反射再次透过玻璃片进入光电探测器，产生有效的光电信号，而另一部分红外线在玻璃片表面发生镜面反射后直接进入光电探测器，这样就对测量结果产生了无效的叠加干扰。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决目前测量泥沙含量的红外泥沙传感器成本昂贵的问题，提供一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器。
[0005]本发明的一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器，
[0006]所述传感器包括处理电路、光电探测器、遮光套、红外光源和玻璃罩；
[0007]所述光电探测器、遮光套和红外光源均设置在玻璃罩内，所述遮光套套在光电探测器的外表面，
[0008]所述红外光源，用于透过玻璃罩向待测泥沙含量的水流中发射红外光；
[0009]所述光电探测器，用于透过玻璃罩探测水流中泥沙反射和散射的红外光；
[0010]所述处理电路，根据光电探测器探测的红外光强度获得泥沙含量的模拟信号。
[0011]所述遮光套的下端与玻璃罩底部平面无缝连接。
[0012]所述红外光源发射光源方向与光电探测器的探测方向夹角范围为35°?55°。
[0013]所述传感器包括多个红外光源，所述多个红外光源以所述光电探测器为中心分布在其周围。
[0014]所述红外光源为红外发光二极管，其峰值波长范围为940nm?950nm ；
[0015]所述光电探测器为红外接收二极管，其敏感波长范围为800nm?llOOnm。
[0016]所述处理电路形成电路板，红外光源和光电探测器通过焊接引脚焊接固定在所述电路板上。
[0017]所述传感器还包括防护外壳7 ；
[0018]所述电路板、光电探测器、遮光套、红外光源和玻璃罩均设置在防护外壳内。
[0019]所述防护外壳的尾部设有内螺纹，所述内螺纹用于与线缆防水接头密封连接。
[0020]所述防护外壳与玻璃罩之间采用密封胶进行防水密封。
[0021]本发明的有益效果在于，由于把红外光源与光电探测器通过遮光套进行空间隔离，使红外光源在玻璃罩表面产生的镜面反射红外光被遮光套阻挡，进入光电探测器的全部是泥沙反射及散射的红外光，从而避免了镜面反射对泥沙测量结果的叠加干扰，提高了测量范围及精度。同时，本发明的红外光源和光电探测器采用的成本较低的红外发光二极管和红外接收二极管就能实现。本发明与没有加遮光套的反射式红外泥沙传感器相比能有效避免镜面反射的叠加干扰，含沙量测量范围大幅提高。实验验证，成本较低的本发明含沙量测量范围也能达到300kg/m3以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明所述的一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器的原理示意图。
【具体实施方式】
[0023]结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器，
[0024]所述传感器包括处理电路1、光电探测器2、遮光套3、多个红外光源5、玻璃罩6和防护外壳7 ；
[0025]所述遮光套3套在光电探测器2的外表面，所述处理电路I做成电路板，将红外光源5和光电探测器2通过焊接引脚4焊接固定在所述电路板上；所述多个红外光源5以所述光电探测器2为中心分布在其周围；调整红外光源5发射光源方向与光电探测器2的探测方向夹角，夹角范围为35°?55° ;焊接好的电路板、红外光源5和光电探测器2向下放入玻璃罩6内，电路板设在玻璃罩6的顶部，遮光套3下端与玻璃罩6底部平面无缝连接，最后将电路板、光电探测器2、遮光套3、红外光源5和玻璃罩6均嵌入防护外壳7内。
[0026]所述红外光源5,用于透过玻璃罩6向待测泥沙含量的水流中发射红外光；
[0027]所述光电探测器2，用于透过玻璃罩6探测水流中泥沙反射和散射的红外光；
[0028]所述处理电路1，根据光电探测器2探测的红外光强度获得泥沙含量的模拟信号；
[0029]红外光源5与光电探测器2通过遮光套3进行空间隔离后，红外光源5在玻璃罩6表面产生的镜面反射被遮光套3阻挡，无法进入光电探测器2，不会对测量结果产生叠加干扰，达到提闻测量范围和精度的目的。
[0030]本实施方式采用了普通的低成本的红外发光二极管作为红外光源5，其峰值波长范围为940nm?950nm，普通的红外接收二极管作为光电探测器2，其敏感波长范围为SOOnm?I lOOnm，同时对传感器的内部结构进行了改进，改进后泥沙传感器不仅经济性好，而且可以避免镜面反射产生的叠加干扰，大大提高了泥沙含量的测量范围，达到300kg/m3以上。
[0031]本实施方式中，所述防护外壳7的尾部设有内螺纹，所述内螺纹用于与线缆防水接头S封连接。
[0032]本实施方式中,所述防护外壳7与玻璃罩6之间米用密封胶进行防水密封。
[0033]本实施方式的传感器可广泛应用在水土保持研究和水土流失监测等领域。
【权利要求】
1.一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器，其特征在于，所述传感器包括处理电路(I)、光电探测器(2)、遮光套(3)、红外光源(5)和玻璃罩(6)； 所述光电探测器(2)、遮光套(3)和红外光源(5)均设置在玻璃罩￠)内，所述遮光套(3)套在光电探测器(2)的外表面， 所述红外光源(5)，用于透过玻璃罩￠)向待测泥沙含量的水流中发射红外光； 所述光电探测器(2)，用于透过玻璃罩(6)探测水流中泥沙反射和散射的红外光； 所述处理电路(I)，根据光电探测器(2)探测的红外光强度获得泥沙含量的模拟信号。
2.根据权利要求1所述的一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器，其特征在于，所述遮光套(3)的下端与玻璃罩(6)底部平面无缝连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器，其特征在于， 所述红外光源(5)发射光源方向与光电探测器(2)的探测方向夹角范围为35°?55。。
4.根据权利要求3所述的一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器，其特征在于，所述传感器包括多个红外光源(5)，所述多个红外光源(5)以所述光电探测器(2)为中心分布在其周围。
5.根据权利要求4所述的一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器，其特征在于，所述红外光源(5)为红外发光二极管,其峰值波长范围为940nm?950nm ; 所述光电探测器(2)为红外接收二极管，其敏感波长范围为800nm?llOOnm。
6.根据权利要求5所述的一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器，其特征在于，所述处理电路(I)形成电路板，红外光源(5)和光电探测器(2)通过焊接引脚4焊接固定在所述电路板I上。
7.根据权利要求6所述的一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器，其特征在于，所述传感器还包括防护外壳(X)； 所述电路板、光电探测器(2)、遮光套(3)、红外光源(5)和玻璃罩(6)均设置在防护外壳⑵内。
8.根据权利要求7所述的一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器，其特征在于，所述防护外壳(7)的尾部设有内螺纹，所述内螺纹用于与线缆防水接头密封连接。
9.根据权利要求7所述的一种测量水流泥沙含量的反射式红外泥沙传感器，其特征在于，所述防护外壳(7)与玻璃罩(6)之间采用密封胶进行防水密封。
【文档编号】G01N21/49GK104406938SQ201410796105
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月18日 优先权日:2014年12月18日
【发明者】李勇涛, 陈英智, 李立新, 焦宝明, 李成杰 申请人:黑龙江省水土保持科学研究院
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