【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地下水水位测量领域，具体涉及一种深井中测量水位的方法及装置。
技术介绍
1、地下水作为重要的水资源，评估地下水资源，为合理开采提供数据，监测水位变化，制定水资源保护策略，同时可以了解地质结构的稳定性，预防地面沉降等地质灾害。水资源的检测也可确定适宜的灌溉实机和水量，提高水资源的利用效率。因此，其水位的监测对于水资源管理、地质研究、环境保护等领域具有重要意义。准确测量地下水水位对于了解地下水资源的动态变化、合理开发利用以及防范相关地质灾害至关重要。
2、目前，主要的测量技术有两种，一种是传统测量方法，如钢尺水位计法、测钟法。传统测量方法主要用于小型的地下水监测井中，操作简单、成本低，但是测量结果不够准确，无法用于大型、复杂地下水检测。另一种是自动检测技术，主要用于大型的地下水监测网络中，能够实时监测，自动化监测，数据精确度高，如压力式水位测量和声波水位测量。
3、其中超声波液位测量法的基本原理是：由超声波换能器（探头）、电子处理单元和显示单元组成。工作时，超声波换能器发射出一定频率的超声波，该超声波在液体中传播，遇到液面后发生反射，反射波被同一换能器接收并转换为电信号。通过测量超声波从发射到接收所需的时间（即渡越时间），结合超声波在液体中的传播速度，就可以计算出超声波传播的路程，进而确定液面到换能器的距离，从而得到液位高度。
4、但是，声波（超声波）水位测量在实际应用中存在的主要问题在于：测量超声波从发射到接收所需的时间（即渡越时间），因受测量环境复杂，井口狭窄、井内杂物多、水质等
5、目前，精确渡越时间，提高水位监测的准确度鲜少有报道。
技术实现思路
1、为解决以上问题，本专利技术的目的是提高水位监测的准确度，提供一种可靠性高、监测准确度高、成本低、通用性强、使用方便的深井中测量水位的方法及装置。
2、为达到以上目的，本专利技术提供了如下技术方案，一种深井中测量水位的方法，包括以下步骤：
3、步骤1，声波发射：声波发射器由水面向井口发射声波信号，声波发射器连接微处理器，微处理器记录声波发射器发射声波的时间为原始时间，
4、步骤2，声波接收：声波接收器位于井口同一水平面上分别接收空气传播的声波信号和井壁传播的声波信号，将接收到的声波信号的信息转为电信号传递给微处理器，微处理器记录声波接收器接收到该原始时间内通过空气传播的声波信号的时间为t1，微处理器记录声波接收器接收到该原始时间内通过井壁传播的声波信号的时间为t2,
5、步骤3，数据处理：微处理器记录接收到同一原始时间发射的声波信号的时间差为t，；微处理器根据所述时间差 t、声波在空气中的传播速度为v1，声波在井壁中的传播速度为v2，计算得出水位深度，
6、通过
7、
8、其中，l为测量水位的深度即测量水位距离井口的长度，v1为声波在空气中的传播速度，v2为声波在井壁中的传播速度，t1为声波在空气中的传播时间，t2为声波在井壁中的传播速度为v2；
9、步骤4，数据监测，每发射一次声波信号，均记录测量一次水位深度，并在微处理器上显示。
10、本专利技术的方法中，微处理器中设有计时模块，记录两个声波接收器接收声波发射器发射的声波信号的时间时间差 t，微处理器中设有cpu 处理模块，cpu 处理模块根据公式算法，计算得出水深。微处理器快速处理信号，反应迅速，测量速度快、准确度高。计时模块的计时精度满足测量精度要求，cpu 处理模块的运算速度和精度能够快速准确地计算出距离，显示模块的显示清晰、直观，便于读取测量结果。
11、进一步的，步骤1中，将声波发射器设置在水面上，可向上发射声波信号，将两个声波接收器设置在井面上，且处于同一水平面上，其中一个声波接收器设置在空气中用于接收空气中的声波信号，另一个声波接收器设置在井壁上用于接收井壁上的声波信号；声波发射器、声波接收器信号连接微处理器。声波发射器位于水面上，测量声波从发射到接收的时间，利用超声波在井中的传播时间来确定水位，微处理器用于处理信号并算出水深。
12、说明：声波接收器 a 和声波接收器 b 之间的距离固定且已知，且距离较短，相对于水位的长度l来说，该距离可忽略不计。
13、同时，公开了一种超声波在深井中测量水位的装置，包括声波发射器、声波接收器、微处理器，声波发射器设置在水面上用于发射声波信号，声波接收器设置在井口处用于接收声波信号，声波接收器设置两个，两个声波接收器设置在同一水平面上，分为声波接收器a和声波接收器b，声波接收器a置与空气中接收空气传播的声波，另一个声波接收器b置在井壁上接收井壁传播的声波；微处理器信号连接声波发射器和声波接收器；微处理器内设有计时模块、cpu处理模块、显示模块，计时模块用于记录两个声波接收器接收声波发射器发射的声波信号的时间，cpu处理模块用于根据计时模块记录的信息及原始设定的公式计算声波发射器与声波接收器之间距离，显示模块用于显示测量的水位深度。
14、微处理器快速处理信号，反应迅速，测量速度快、准确度高。计时模块的计时精度满足测量精度要求，cpu 处理模块的运算速度和精度能够快速准确地计算出距离，显示模块的显示清晰、直观，便于读取测量结果。
15、进一步的，所述声波发射器包括声波发射组件、驱动电路、发射天线、外壳，所述外壳内设有声波发射组件和驱动电路，所述发射天线设置在外壳的顶部，所述驱动电路的输出端与声波发射组件的输入端相连，所述声波发射组件的输出端与发射天线相连；所述外壳的底部设有漂浮板。通过漂浮板设置在水面上。首先，驱动电路的输出端与声波发射器的输入端相连，驱动电路产生的电信号通过电线或电路布线直接传输到声波发射器，要确保连接的稳固性和良好的电气接触，以避免信号损失和干扰。例如，使用合适的插头、插座或焊接方式来进行连接。然后，声波发射器的输出端与发射天线相连，可在两者之间设置合适的耦合元件，实现高效的电磁耦合的连接。外壳为防水设置，外壳与天线之间的连接需加强防水性。
16、进一步的，微处理器内设置两个计时器，包括计时器a和计时器b，当声波发射器发射声波时，两个计时器开始计时，当声波接收器a接收到声波信号后，计时器a停止计时，记录时间为t1；当本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种深井中测量水位的装置，其特征在于：包括声波发射器、声波接收器、微处理器，
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述声波发射器包括声波发射组件、驱动电路、发射天线、外壳，所述外壳内设有声波发射组件和驱动电路，所述发射天线设置在外壳的顶部，所述驱动电路的输出端与声波发射组件的输入端相连，所述声波发射组件的输出端与发射天线相连；所述外壳的底部设有漂浮板。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述声波接收器A和声波接收器B设置在滑杆上，所述滑杆固定在井口上。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述微处理器内设置两个计时器，包括计时器A和计时器B，当声波发射器发射声波时，两个计时器开始计时，当声波接收器A接收到声波信号后，计时器A停止计时，记录时间为t1；当声波接收器B接收到声波信号后，计时器B停止计时，记录时间为t2。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述声波发射器发射的声波信号为特定频率和波长的脉冲信号。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于：声波的频率约为40kHz。
7.一种深井
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤1中，将声波发射器设置在水面上，可向上发射声波信号，将两个声波接收器设置在井面上，且处于同一水平面上，其中一个声波接收器设置在空气中用于接收空气中的声波信号，另一个声波接收器设置在井壁上用于接收井壁上的声波信号；声波发射器、声波接收器信号连接微处理器。
...【技术特征摘要】
1.一种深井中测量水位的装置，其特征在于：包括声波发射器、声波接收器、微处理器，
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述声波发射器包括声波发射组件、驱动电路、发射天线、外壳，所述外壳内设有声波发射组件和驱动电路，所述发射天线设置在外壳的顶部，所述驱动电路的输出端与声波发射组件的输入端相连，所述声波发射组件的输出端与发射天线相连；所述外壳的底部设有漂浮板。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述声波接收器a和声波接收器b设置在滑杆上，所述滑杆固定在井口上。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述微处理器内设置两个计时器，包括计时器a和计时器b，当声波发射器发射声波时，两个计时器开始计时，当声波接收器a接收到声波信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：金启超，花思洋，王海兵，顾纪铭，
申请(专利权)人：江苏水科尚禹能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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