一种可获取实时相对位置的悬移质取样装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种可获取实时相对位置的悬移质取样装置及其使用方法。本发明专利技术采用水位传感器和地形传感器，可以同时获取由于泥沙运动导致的床面冲淤高度变化信息，并利用该信息实时控制悬移质取样器距床面绝对位置和相对水深位置，提高了取样的准确度；本发明专利技术充分利用了悬移质浓度沿垂线分布的规律，多个取样管距离按指数增长分布，在有限的可用距离内设置了能充分反映悬移质浓度分布特征的最少数量的取样管，既减少了取样管对水流的干扰，又提高了取样工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种可获取实时相对位置的悬移质取样装置及其使用方法
本专利技术涉及水工测量
，具体涉及一种可获取实时相对位置的悬移质取样装置及其使用方法。
技术介绍
目前对悬移质含沙量的测量已经发展了多种自动测量方法，包括光电法、超声波法、激光法等，但最直接、最准确、最可靠的方法仍然是对含沙水流取样，然后对所取水样进行过滤称重，所取水样用比重瓶法或者过滤烘干称重的方法获取含沙量。现有取样方法是采用取样管伸入水流，将橡胶或塑料软管连接取样管，采用虹吸或抽水的方法将含沙水流取出，对所取含沙水样进行分析得到含沙量。通常采用L型取样管，底部正对水流方向，顶部接软管，然后将水流吸出；取样管通常固定在测针上，靠人工移动测针的移动，获取不同高程的含沙量。该方法有两处不足，一是垂向距离一般靠人工移动和读取，且通常每次只能对一个位置取样，效率低下；二是当试验水槽中发生冲淤变化，底部有泥沙淤积或底部泥沙被水流冲刷时，取样器至底部的距离发生变化，与指定取样管距床面高度之间存在差异，影响了取样的准确性。由于悬移质含沙量浓度沿垂线通常为指数分布，距离床面越近含沙量越高，因此由于距离改变而导致的含沙量会发生较大的变化，从而影响了悬移质取样的准确性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可获取实时相对位置的悬移质取样装置及其使用方法，解决悬移质取样的准确性和可靠性不足的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种可获取实时相对位置的悬移质取样装置，包括取样板、升降机、水位传感器和地形传感器，所述取样板上从下至上依次设有第一取样管、第二取样管、第三取样管和第四取样管，所述取样板的上方通过升降机丝杆与升降机相连，所述升降机的旋转轴承与电机相连，所述升降机一侧通过水位传感器架杆连接水位传感器，所述取样板还通过地形传感器架杆连接地形传感器，所述电机、水位传感器和地形传感器均与控制端连接。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述第四取样管与第三取样管之间的距离为第三取样管与第二取样管之间的距离的2倍，所述第三取样管与第二取样管之间的距离为第二取样管与第一取样管之间的距离的2倍。进一步，所述地形传感器架杆位于取样板下部，所述地形传感器的工作面与第一取样管在同一水平面上；所述水位传感器测杆位于升降机中部，所述水位传感器与地形传感器位于同一竖直线上。进一步，所述水位传感器和地形传感器均为超声波传感器。进一步，所述控制端包括手机、电脑和PC。一种可获取实时相对位置的悬移质取样装置使用方法，包括以下步骤：S1、通过控制端控制电机带动升降机工作，使第一取样管、第二取样管、第三取样管和第四取样管到拟取样的水下高度处；S2、当床面发生变化时，通过地形传感器将测得其工作面与床面的距离d2传回控制端；S3、通过控制端控制电机运动，使距离d2达到预设值；S4、通过水位传感器测得其工作面与水面的距离d1并传回控制端；S5、通过距离d1和距离d2计算水面的高度值H2、地形传感器的高度值H3和床面的高度值H4。进一步，所述水面的高度值H2、地形传感器的高度值H3和床面的高度值H4的计算公式为：H2＝H1-d1(1)H3＝H1-d3(2)H4＝H3-d2(3)在上式中，H1为水位传感器工作面距离床面的高度，即为升降机的高度，d3为水位传感器工作面与地形传感器工作面的距离。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术采用水位传感器和地形传感器，可以同时获取由于泥沙运动导致的床面变化信息，并利用该信息对实时控制悬移质取样的距床面绝对位置和相对水深位置，提高了取样的准确度；(2)本专利技术充分利用了悬移质浓度沿垂线分布的规律，多个取样管距离按指数增长分布，能充分反映悬移质浓度分布特征的前提下，在有限的可用距离内设置数量最少的取样管，既减少了由于取样管对水流造成的干扰，又提高了取样工作效率。附图说明图1为本专利技术结构原理图；图2为本专利技术方法流程图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、取样板，2、第四取样管，3、三取样管，4、第二取样管，5、第一取样管，6、升降机丝杆、7、升降机，8、电机，9、水位传感器架杆，10、水位传感器，11、地形传感器架杆，12、地形传感器。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，一种可获取实时相对位置的悬移质取样装置，包括取样板1、升降机7、水位传感器10和地形传感器12，取样板1上从下至上依次设有第一取样管5、第二取样管4、第三取样管3和第四取样管2，取样板1的上方通过升降机丝杆6与升降机7相连，升降机7的旋转轴承与电机8相连，升降机7一侧通过水位传感器架杆9连接水位传感器10，取样板1还通过地形传感器架杆11连接地形传感器12，电机8、水位传感器10和地形传感器12均与控制端连接。在本专利技术实施例中，第四取样管2与第三取样管3之间的距离为第三取样管3与第二取样管4之间的距离的2倍，第三取样管3与第二取样管4之间的距离为第二取样管4与第一取样管5之间的距离的2倍。在本专利技术实施例中，地形传感器架杆11位于取样板1下部，地形传感器12的工作面与第一取样管5在同一水平面上；水位传感器测杆9位于升降机7中部，水位传感器10与地形传感器12位于同一竖直线上。在本专利技术实施例中，水位传感器10和地形传感器12均为超声波传感器。在本专利技术实施例中，控制端包括手机、电脑和PC。如图2所示，一种可获取实时相对位置的悬移质取样装置使用方法，包括以下步骤：S1、通过控制端控制电机带动升降机工作，使第一取样管、第二取样管、第三取样管和第四取样管到拟取样的水下高度处；S2、当床面发生变化时，通过地形传感器将测得其工作面与床面的距离d2传回控制端；S3、通过控制端控制电机运动，使距离d2达到预设值；S4、通过水位传感器测得其工作面与水面的距离d1并传回控制端；S5、通过距离d1和距离d2计算水面的高度值H2、地形传感器的高度值H3和床面的高度值H4。在本专利技术实施例中，水面的高度值H2、地形传感器的高度值H3和床面的高度值H4的计算公式为：H2＝H1-d1(1)H3＝H1-d3(2)H4＝H3-d2(3)在上式中，H1为水位传感器工作面距离床面的高度，即为升降机的高度，d3为水位传感器工作面与地形传感器工作面的距离。本专利技术中采用了4个取样管，也可根据实际需求增加取样管，取样管之间的距离还可设置为：第四取样管2与第三取样管3之间的距离为第三取样管3与第二取样管4之间的距离的1.5倍，第三取样管3与第二取样管4之间的距离为第二取样管4与第一取样管5之间的距离的1.5倍。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可获取实时相对位置的悬移质取样装置，其特征在于，包括取样板(1)、升降机(7)、水位传感器(10)和地形传感器(12)，所述取样板(1)上从下至上依次设有第一取样管(5)、第二取样管(4)、第三取样管(3)和第四取样管(2)，所述取样板(1)的上方通过升降机丝杆(6)与升降机(7)相连，所述升降机(7)的旋转轴承与电机(8)相连，所述升降机(7)一侧通过水位传感器架杆(9)连接水位传感器(10)，所述取样板(1)还通过地形传感器架杆(11)连接地形传感器(12)，所述电机(8)、水位传感器(10)和地形传感器(12)均与控制端连接。

【技术特征摘要】
1.一种可获取实时相对位置的悬移质取样装置，其特征在于，包括取样板(1)、升降机(7)、水位传感器(10)和地形传感器(12)，所述取样板(1)上从下至上依次设有第一取样管(5)、第二取样管(4)、第三取样管(3)和第四取样管(2)，所述取样板(1)的上方通过升降机丝杆(6)与升降机(7)相连，所述升降机(7)的旋转轴承与电机(8)相连，所述升降机(7)一侧通过水位传感器架杆(9)连接水位传感器(10)，所述取样板(1)还通过地形传感器架杆(11)连接地形传感器(12)，所述电机(8)、水位传感器(10)和地形传感器(12)均与控制端连接。2.根据权利要求1所述的可获取实时相对位置的悬移质取样装置，其特征在于，所述第四取样管(2)与第三取样管(3)之间的距离为第三取样管(3)与第二取样管(4)之间的距离的2倍，所述第三取样管(3)与第二取样管(4)之间的距离为第二取样管(4)与第一取样管(5)之间的距离的2倍。3.根据权利要求1所述的可获取实时相对位置的悬移质取样装置，其特征在于，所述地形传感器架杆(11)位于取样板(1)下部，所述地形传感器(12)的工作面与第一取样管(5)在同一水平面上；所述水位传感器测杆(9)位于升降机(7)中部，所述水位传感器(10)与地...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春晶，曹文洪，丁兆亮，谷蕾蕾，鲁婧，祁伟，张治昊，胡健，王玉海，关见朝，解刚，朱毕生，赵慧明，赵志文，魏向阳，赵杰，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11