[实用新型]一种可扩展到较高泥沙浓度测量与试验分析的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于模型试验测量技术领域，特别涉及一种可扩展到较高泥沙浓度测量与试验分析的装置。

背景技术

水中泥沙浓度的测量研究是河床演变与泥沙运动力学的重要内容，是研究泥沙运动、悬移质输沙率和水流挟沙力的理论基础，同时也是研究河床冲刷淤积变形等问题的依据，与污染物扩散、泥沙输运、岸滩演变、底床冲淤等问题密切相关。在河港工模型试验和泥沙理论研究中，泥沙浓度及其分布情况的测量分析对泥沙运动规律和河床演变规律的研究具有十分重要的意义。目前，水中泥沙浓度的测量方法种类很多。基于光学和声学的国外先进测量仪器，比如ADV、OBS和ABS等测量系统，可以间接地实现含沙量垂线分布的测量与分析，但容易受到水流透光特性、泥沙材质、粒径及其级配情况等因素的影响，在实际应用当中效果不佳。此外，基于B超成像的低含沙量测量方法已经取得了初步的应用和推广，但无法解决较高泥沙浓度的有效测量与实时分析。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种可扩展到较高泥沙浓度测量与试验分析的装置。该装置可以实现水中泥沙浓度从低浓度到较高浓度的B超成像测量，适用了高泥沙浓度条件下的河港工模型试验，为相关领域技术人员提供更方便直观可视的模型试验测量装置。

B超探头发出的高频超声波信号对水中微小沙粒非常敏感。当超声波的波长和强度合适时，水中传播的超声波遇到微小沙粒时会产生较强的反射和衰减，利用超声波在水中对沙粒的反射和衰减信号，就能得到水中沙粒B超成像的亮斑图。然而，随着水中泥沙浓度的逐渐增加，水中泥沙颗粒逐渐增多，从而导致超声波信号无法分辨水中运动的所有泥沙颗粒；另外，由于超声的反射衰减程度也逐步增强，也会导致B超对沙水混合物的透射性减弱，从而无法透射沙水混合物。这些都会导致水中浅层泥沙颗粒的成像信号强而底层泥沙信号的成像信号非常微弱甚至是无法成像辨别。因此，本实用新型提出在B超探头下面设置一组互相垂直的挡板来反馈超声波在水流中反射衰减特性。当B超仪在对水流泥沙进行成像时，同时获得该挡板的B超图像，从而反映B超探头发出的超声波在特定挡板处的反射衰减特性，进而实现较高泥沙浓度的测量和分析。

本实用新型所提供的一种可扩展到较高泥沙浓度测量与试验分析的装置，包括水槽试验系统、B超成像测量分析系统、超声反射衰减系统；所述水槽试验系统包括沙粒、水流和水槽，所述沙粒和水流放置在水槽内；所述超成像测量分析系统包括B超探头、信号线、B超仪和计算机，B超探头通过信号线与B超仪相连接，B超仪通过连接线与计算机连接；所述超声反射衰减系统包括反射装置和用于固定B超探头在反射装置正上方的固定装置，所述固定装置设置在反射装置上。

优选的，所述固定装置包括水平固定杆、垂直固定杆，水平固定杆的一端连接在垂直固定杆上，一端与所述B超探头连接，以固定B超探头；所述反射装置包括垂直挡板和水平挡板，垂直挡板和水平挡板垂直连接；所述垂直固定杆设置在垂直挡板或水平挡板上，所述B超探头位于水平挡板一侧的正上方。

优选的，所述垂直挡板与B超探头的垂直面平行，水平距离为10cm-50cm。

优选的，所述垂直挡板与B超探头的水平距离为30cm。

优选的，所述水平挡板位于B超探头的正下方，垂直距离为10cm-50cm。

优选的，所述水平挡板与B超探头的垂直距离为30cm。

优选的，所述垂直挡板和水平挡板均为钢板。

优选的，所述B超探头为凸阵探头。

优选的，所述水槽为矩形。

本实用新型在水流泥沙B超成像测量方法及其装置的基础上加以改进，提出了在B超探头下面增加一组互相垂直的挡板来反馈超声波在水流中反射衰减特性。B超仪可以同时获取水流泥沙和垂直挡板的B超图像。在进行B超图像处理分析时，进一步分析处理垂直挡板的反射衰减特性，从而实现较高泥沙浓度的测量和分析。该装置实现了模型水槽实验中较高泥沙浓度的测量和分析，具有直观可视、适用性强的特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构图；

其中1-沙粒、2-水流、3-B超探头、4-信号线、5- B超仪、6-计算机、7-水平固定杆、8-垂直固定杆、9-水槽、10-垂直挡板、11-水平挡板、12-固定装置、13-反射装置。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括水槽试验系统、B超成像测量分析系统、超声反射衰减系统。