[其他]超声波河流泥沙浓度测定仪

说明书

本实用新型属于用超声技术测定悬浮体中固体含量的浓度仪，具体涉及一种用于在线监测河流泥沙的仪器。

测量河流泥沙含量主要是为了掌握泥沙运动规律，为河流冲淤变化、沙量平衡计算。水库淤积计算等提供确切的泥沙资料。河流中泥沙含量的检测。过去沿用采样分析的器测法，这种方法简陋、劳动强度大、水样代表性差，尤其不能适应缆道设施的需要，不能在线连续监测。

近年来，超声技术的应用研究非常活跃。1981年英国石油（British petroleum 1981·10·9）报导了二种悬浮体中固体浓度测定仪，该仪器只适用于少量的样品分析。1978年日本的古里明留发表了用超声波测定污泥浓度的论文“高悬浊液－污泥－浓度计测”（《计装》，1984·11），所述的超声波式浓度计是根据将超声波发射到悬浮液以后，同悬浮粒子撞击而发生散射，由散射而造成的超声波衰减同悬浮粒子的浓度有关这一原理设计的，文中只介绍了该浓度计的原理和测量方案，并未作更详尽的描述，而且这种浓度计都是用于管道测量的。目前已有的超声检测设备大都采用连续波或尖脉冲波激励发射换能器，连续波的发射电路虽简单，但它的缺点是容易形成驻波，影响测量精度，而尖脉冲波由于本身的频谱成份十分丰富，而换能器通常是一个窄带的响应器件，不能将响应频带以外的电能转换为声能，用这种方法激励换能器，则换能器总的电声转换效率较低，同时，由于介质对声波衰减的频散作用，在传播过程中，不论是媒质本身的吸收频散或制导波的几何频散，各种频率成份的波将以不同的群速度进行传播，这就使得脉冲波形将随着传播距离的增大而发生畸变，也会影响测量精度。

本实用新型的目的在于提供一种相对误差小，测量精度高的专用于测量河流泥沙浓度的浓度仪。

本实用新型的泥沙浓度仪，根据超声波在液体中传播时遇到悬浮粒子会产生衰减，而衰减量与液体中的悬浮粒子的浓度有关这一原理设计的。本实用新型的电路部分主要包括：发射电路、发射和接受换能器和接收电路三部分。

图1为超声波河流泥沙浓度仪的电路框图。图中1为方波发生器，2为脉冲形成电路，3为控制门电路，4为振荡器，5为激励电路，6为发射换能器，7为接收换能器，8为接收放大器，9为峰值检测器，10为显示器，11为记录器。本电路采用220伏交流或12伏直流供电，方波发生器1产生矩形脉冲，经脉冲形成电路2形成一定幅度的反向脉冲信号去控制门电路3，振荡器4产生的一定频率的振荡脉冲通过门电路3的调制而产生调制脉冲加到激励电路5进行放大，然后去激励发射换能器6，换能器内的压电晶片在激励信号的作用下产生机械弹性振动，在水中形成超声波，超声波穿过一定距离的水之后，被接收换能器7接收并转换成电信号，接收放大器8将接收到的信号放大，经峰值检测器9进行峰值检测后在显示器10显示出对应于含沙量的模拟信号，同时记录器11将含沙的变化过程进行记录。本实用新型的特征在于所说的方波发生器1，脉冲形成电路2，控制门电路3，振荡器4和激励电路5所构成的发射电路产生调制脉冲波，用于激励发射换能器。

图2为振荡器电路图。该电路是由SJT、T₁组成的并联式石英振荡电路，产生频率与振幅都稳定的正弦波信号。振荡频率由所测泥沙介质来确定，振荡信号通过C₄从A点输出。