一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法及其装置制造方法及图纸

一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法，用于提供近底水沙坐底测量中现场水样浊度仪标定所需全部浊度区间的悬沙样品，所述悬沙样品通过设置有透射光浊度仪的自动悬沙采集器采集。基于以上方法的一种采集装置，包括有自动悬沙采集器及安装自动悬沙采集器用的座底四脚架构件；所述的座底四脚架构件包括有防沉降板、四脚架骨架及安装支架；所述的自动悬沙采集器包括有集水舱、集水舱封盖、控制集水舱封盖开闭的开关件及透射光浊度仪。本发明专利技术的一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法及其装置，用于提供散射光浊度仪标定作业所需的不同浊度区间的悬沙样品；采集过程为实时响应当前水流状况的动态采集。

【技术实现步骤摘要】
一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法及其装置
本专利技术属于水文观测
，具体涉及一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法及其装置。
技术介绍
现代的水文观测中的光学浊度仪是运用光的投射原理或散射原理，该方法主要取决于光与沙粒的相互作用，当光通过悬沙水体时，溶剂要吸收光能，吸收的数量与吸收介质及水体宽度有关，同时泥沙颗粒要对光进行散射。当光源发出的入射光线投射到被检测的水样时，一部分光线穿透水样继续前进直达投射光检波器，从该检波器测定出透射光的强度，与光源的入射光强度进行比较，即可检测出水样的浊度，根据这种原理制造出的浊度仪就是透射光浊度仪(Turbidimeter)。另外，当光源发出的入射光线投射到被检测的水样时，除了前述的一部分光线穿透水样直达透射光检波器之外，还有一部分入射光可从投射光的垂直方向到达散射光检波器，从该检波器可测定出散射光强度，与光源的入射光强度进行比较，即可检出被检测水样的浊度，根据这种原理制造出的浊度仪就是散射光浊度仪(Nephelometer)。在水文观测中，由于透射光浊度仪的光发射器和光接收器之间间隙较小，因此所测量的水体体积太过局限，测量值不具有代表性，而散射光浊度仪测量的水体为探头前10cm左右的开放式水域，因此测量值更具有代表性。因此，在现有水文观测中，主流的、较为公认的浊度仪为散射光浊度仪。然而，不论哪种类型浊度仪，浊度本来就是悬浮微粒浓度的替代参数，在水文观测中最终关心的是水体泥沙浓度，因此需要对浊度仪测量的NTU值与泥沙浓度进行率定。当入射光进入某一水体被吸收后，透过光的强度与入射光的强度之间的关系由朗伯-贝尔定律确定：I＝I0(-α0expcl)式中，I为透射光强度；I0为入射光强度；α0是消光系数，与位置的性质有关；c是溶液中物质的质量浓度；l为光源与接收器间距离。从上式可知，接受光强与介质的浓度就有一个确定的函数关系了。朗伯-贝尔定律是在理想状态下得到的，实际情况则较复杂，如颗粒间互相遮掩，浓度分布不均匀，沙粒粒径及形状不同等，所以不同区域的悬沙水样，同一台浊度仪其所测量的NTU与悬沙浓度关系曲线是不同的，均需要分别进行率定。其中，透射光浊度仪测量的NTU与悬沙浓度关系曲线为单调递减得负相关关系，而散射光浊度仪测量的NTU与悬沙浓度关系曲线先是正相关关系，在浊度仪达到测量上限后开始表现为负相关关系。座底观测中的OBS的标定问题：亚潮带区域的近底区间的观测、采集和研究一直是本领域的热点和难点。在近底观测中，水体含沙量观测目前使用散射光浊度仪进行观测，根据以上说明可知，散射光浊度仪在测量后，需要进行标定实验才可以将测量的浊度值转换为水体含沙量，但是，实验过程受到水体中泥沙的粒径影响尤为明显，不能保证室内标定实验使用的水体泥沙粒径与现场一致。更为重要的是，近底观测过程中，由于受到潮汐作用及大小潮过程的变化，整个测量过程中，现场水体的泥沙粒径也不是唯一的，也是在变化的，其中大、小潮的粒径差异尤为明显，因此，在室内实验中选取合适的泥沙粒径更为困难。利用现场在测量过程中采集的悬沙水样进行标定实验，可以真实反映现场测量中对应粒径的标定曲线，并且对大、小潮现场悬沙样品进行分类标定，也可以针对不同粒径反演出针对大小潮的不同的标定曲线。现有自动采集装置的综述总结：传统现场悬沙采集方法为钢丝绳悬挂机械式采水器、铅鱼，并进行垂线吊拉采集样品，其中采水器的开合需要利用测量员在测船上通过钢丝绳投掷铅块，击打机械式采水器开关得以完成。由于传统方法采水器受到水流作用上下浮动，与河床距离不稳定，且采集样品具有随机性，不能保证现场水样可以覆盖测量期间的浊度范围，因此对于近底层含沙量观测中，由于无法采集所对应的现场悬沙样品，因而无法利用现场水样进行标定工作。现出现的应用于水文观测领域的悬沙采集装置中，同样需要使用船载绞车进行垂线吊拉作业，自动主要体现在针对压力传感器的多层采集，首先这种方法无法再极端条件下作业，如大风浪天气；其次水样采集由于不受到浊度探头的控制，同样具有随机性，可能导致采集的悬沙水样的含沙量集中在某一区域，不能覆盖标定所需要的所有浊度范围。应用在水文领域悬沙样品采集装置，需要集水舱轴线与水流流向主轴基本一致，舱门封盖基本不影响水流通过，保证采集到的悬沙样品不受到采集装置影响，保证水体的及时交换和流通，才可以保证采集到的样品含沙量能够真实反映采集时刻的水体含沙量。申请号为201310582945.4的专利技术申请，公开了一种浊度仪和水的浊度的测量方法，其中浊度仪包括光源模块、探测接收模块和计算模块，光源模块用于周期性的向待测量的样水发射两种不同频率的入射光；探测接收模块用于在于入射光呈90°和130°—140°的位置接收散射光，生成电压采样信号并发送至计算模块，计算模块用于根据电压采样信号计算待测量样水的浊度。其通过发射两种互不干扰频率的光可以有效避免水中杂散光和背景颜色的干扰，加大对样水中大颗粒物质的监测，提高了测量准确度。申请号为200910064398.4的专利技术申请，公开了一种水质浊度仪的按户标定方法及其标本采集系统，有效解决现存的水体浊度数值偏离水体悬浮微粒浓度数值的技术问题。技术方案为：把取自一台浊度仪预定用户水体中的特定水样当做标准液体用于标定该台浊度仪。采取来的特定水样分A、B两部分，其中B水样使用本专利技术的标本采集系统及其采集器检测出其悬浮微粒浓度，因为水样A和水样B的悬浮微粒浓度相等，于是水样A即成为已知其悬浮微粒浓度的标准液体。将水样A置入待标定的电子浊度仪中，测定电子浊度仪的散射光强度与入射光强度之比值或透射光强度与入射光强度之比值，并将其转换成与水样A的悬浮微粒浓度等值的电子数字，呈现于浊度仪的显示屏上。
技术实现思路
为解决现有的问题，本专利技术提供了一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法及其装置。首先，通过现场投放悬沙样品自动采集系统，采集并提供散射光浊度仪标定作业所需的悬沙样品；其次，通过设置不同浊度区间的采集值设定，针对不同潮型分别采集对应的标定所需的全部浊度区段的悬沙样品阵列，用以满足长时间序列多潮型测量过程中，近底观测散射光浊度仪标定需要的现场悬沙样品的需要；再次，将采集过程设置为实时响应当前水流状况的动态采集，其技术方案具体如下：一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法，其特征在于:通过设置的近底自动悬沙采样系统采集近底水沙坐底测量中基于现场水样开展浊度仪标定所需的全部浊度区段的悬沙样品，所述的近底自动悬沙采样系统包括自动悬沙采集器及固设自动悬沙采集器用的底座四脚架，所述悬沙样品通过设置有透射光浊度仪的自动悬沙采集器采集，包括如下步骤：S1：根据作业要求，设定透射光浊度仪的浊度采样区间值及自动悬沙采集器的启动时间，并将自动悬沙采集器阵列安装于座底四脚架上，将座底四脚架投放至指定位置；S2：启动近底自动悬沙采样系统的自动悬沙采集器，所述自动悬沙采集器通过透射光浊度仪的探头实时监测当前水流浊度值，当监测到的当前水流浊度值落入设定的透射光浊度仪的浊度采样区间值，自动悬沙采集器采集当前水样；S3：完成采集作业，回收自动悬沙采集器。根据本专利技术的一种基于透射光浊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法，其特征在于:通过设置的近底自动悬沙采样系统采集近底水沙坐底测量中基于现场水样开展浊度仪标定所需的全部浊度区段的悬沙样品，所述的近底自动悬沙采样系统包括自动悬沙采集器及固设自动悬沙采集器用的底座四脚架，所述悬沙样品通过设置有透射光浊度仪的自动悬沙采集器采集，包括如下步骤：S1：根据作业要求，设定透射光浊度仪的浊度采样区间值及自动悬沙采集器的启动时间，并将自动悬沙采集器阵列安装于座底四脚架上，将座底四脚架投放至指定位置；S2：启动近底自动悬沙采样系统的自动悬沙采集器，所述自动悬沙采集器通过透射光浊度仪的探头实时监测当前水流浊度值，当监测到的当前水流浊度值落入设定的透射光浊度仪的浊度采样区间值，自动悬沙采集器采集当前水样；S3：完成采集作业，回收自动悬沙采集器。

【技术特征摘要】
1.一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法，其特征在于:通过设置的近底自动悬沙采样系统采集近底水沙坐底测量中基于现场水样开展浊度仪标定所需的全部浊度区段的悬沙样品，所述的近底自动悬沙采样系统包括自动悬沙采集器及固设自动悬沙采集器用的底座四脚架，所述悬沙样品通过设置有透射光浊度仪的自动悬沙采集器采集，包括如下步骤：S1：根据作业要求，设定透射光浊度仪的浊度采样区间值及自动悬沙采集器的启动时间，并将自动悬沙采集器阵列安装于座底四脚架上，将座底四脚架投放至指定位置；S2：启动近底自动悬沙采样系统的自动悬沙采集器，所述自动悬沙采集器通过透射光浊度仪的探头实时监测当前水流浊度值，当监测到的当前水流浊度值落入设定的透射光浊度仪的浊度采样区间值，自动悬沙采集器采集当前水样；S3：完成采集作业，回收自动悬沙采集器。2.根据权利要求1所述的一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法，其特征在于：步骤S1中，所述的阵列安装于底座四脚架上的自动悬沙采集器依据大、中、小潮的悬沙水样分为三部分，每部分采集的悬沙样品依据覆盖当前潮型标定所需的全部浊度区间设定。3.根据权利要求1所述的一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法，其特征在于：自动悬沙采集器的启动时间设定为滞后于投放至指定位置1h－1.5h。4.根据权利要求1所述的一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法，其特征在于：自动悬沙采集器通过安装支架固设于底座四脚架构件的安装杆上；所述安装支架为均匀布置于安装杆上的至少3个，所述安装杆的高度可调。5.根据权利要求4所述的一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法，其特征在于：在所述安装支架的垂向内部设置轴承，在所述安装支架的一侧设置导流板，所述安装支架可绕安装杆随水流旋转，并通过设置的导流板，使得自动悬沙采集器的集水舱轴线在采集过程中与水流动力轴线一致。6.根据权利要求4所述的一种基于透射光浊度仪控制的亚潮带区域近底多层悬沙样品的采集方法，其特征在于：所述的底座四脚架构件呈四棱台架构设置，在所述的底座四脚架构件上设置有防沉降板，在所述的底座四脚架构件顶端设置有吊环；所述底座四脚架构件通过吊环连接吊索，并通过吊索实现运送。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：程晨，王元叶，王忠寅，刘高伟，薛为，
申请(专利权)人：上海河口海岸科学研究中心，
类型：发明
国别省市：上海,31