[发明专利]一种高含沙浑水异重流检测方法

权利要求书

1.一种高含沙浑水异重流的检测方法，其特征在于：通过高含沙浑水异重流的检测系统实现异重流的深度、含沙量、流速和温度的数据信息的检测，所述高含沙浑水异重流的检测系统包含测量支撑杆，由下至上依次安装在测量支撑杆上的流速检测仪、超声波含沙量传感器、深度传感器、水温传感器，电源模块，及分别与电源模块连接的数据处理模块及单片机控制模块，所述测量支撑杆的上部通过线缆固定在转盘上，转盘与支架横杆的一端转动连接，支架横杆的另一端与电机连接，所述电机安装在支撑架上；高含沙浑水异重流的检测方法包含如下步骤：a).电机通过转盘运转来带动测量支撑杆的上下运作，实现库区内不同水深的数据信号检测；集装在测量支撑杆上的流速检测仪、超声波含沙量传感器、深度传感器、水温传感器采集库区内的水流速、含沙量、水深度、水温度的数据信号；b).数据处理模块和单片机控制模块对接收到的数据信号进行处理，通过差值运算判断异重流的产生，若产生异重流，则进入下一步骤，否则，返回步骤a)；c).单片机控制模块将水流速、含沙量、水深度、水温度的数据信号结果通过无线GPRS传输至上位机监控系统，上位机监控系统获取异重流产生的深度、含沙量、流速和温度的数据信息，并进行实时显示；d).检测结束，控制电机运转，驱动测量支撑杆垂直上升，到达顶端，测量结束，进行反冲洗。

2.根据权利要求1所述的高含沙浑水异重流检测方法，其特征在于：所述步骤a包含如下步骤：首先，进行高含沙浑水异重流系统的初始化；然后，通过单片机控制模块控制电机运转，驱动转盘来控制测量支撑杆上升到顶端，获取水体深度的初始位置信息；其次，通过控制电机运转，驱动测量支撑杆垂直下降，通过深度传感器获取深度信息、温度传感器获取温度信息、流速检测仪获取流速信息、超声波含沙量传感器获取含沙量信息。

3.根据权利要求1所述的高含沙浑水异重流检测方法，其特征在于：所述步骤b)中的差值运算包含如下内容：将由步骤a)获得的当前深度的含沙量和上一深度的含沙量进行差值运算，并判断差值是否大于异重流产生的阈值U₀，如果差值大于异重流产生的阈值U₀，记录异重流产生的深度、含沙量、流速和温度数据信息，进入步骤c)中通过无线GPRS传输至上位机监控系统，并进行实时显示；否则，返回步骤a)，继续通过控制电机运转，驱动测量支撑杆垂直下降，测量当前深度的数据信号。

4.根据权利要求1所述的高含沙浑水异重流检测方法，其特征在于：所述步骤a)中超声波含沙量传感器采用四波束技术，即利用四个发射器和四个检测器，每个发射器发送的超声波束经过折射后被对应的四个检测器接收，并产生波路，得到数据矩阵，通过对数据矩阵的分析，实现对水体中悬浮含沙量浓度的检测。

5.根据权利要求1所述的高含沙浑水异重流的检测方法，其特征在于：所述步骤a)中超声波含沙量传感器基于超声波在液固两相介质中传播发生衰减的原理，采用“超声波束面积比值法”，即：I_x＝I₀e^-2ax，其中，I₀为超声波声源的强度，I_x为超声波接收点的信号强度，x为发射元件与接收元件间的距离，α为衰减系数,受水和悬浮粒子吸收的影响；衰减系数α决定回波脉冲所包络的面积A，其面积A与衰减系数α有如下关系：A=∫0∞Vpieαxdx=VPiα,]]>其中,V_pi为第i个超声波声压幅值；衰减系数α为：其中，A₁为第一回波脉冲以后所包络的面积；A₂为第二回波脉冲以后所包络的面积，x为超声波含沙量传感器的发射器和检测器之间的距离。