红外实时测沙仪研制及其应用

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1、万方数据第25卷第3期2007年8月海洋工程1HEOCEANENCINEERrNGv01．25No．3Aug．2007文章编号：1005—9865(2007}03-0132．04红外实时测沙仪研制及其应用王娅娜，蔡辉，马洪蛟，孙典红(河海大学海洋学院，江苏南京210098)摘要：环形水槽是研究细颗粒泥沙的理想装置，但测沙技术的相对滞后极大地制约了环形水槽的使用。为改进环形水槽的传统测沙技术，自主研发完全开放式的实时在线测沙仪器，力求在水槽中实验水样的自然流态下实时测量垂线悬浮泥沙古量。采用光源调制技术．结合特殊的光路设计，将含沙量转换为现代实验技术易于处理的电信号。并针对环形水槽

2、的特殊工作方式，设计数据采集和无线传输接r3，送人计算机进行数据后处理及综合分析，实现了含沙量的在线实时量测。实测实验表明数据线性度高，重复性好，有较大的宴用价值和创新意义。关键词：环形水槽；含抄量；实时量测中田分类号：P714．3文献标识码：AResearchonreal．timewirelesssedimentmeasurementsystemanditsapplicationinannularflumeWANGYa-na，CAIHui，MAHong-jiao，SUNDian-hong(CollegedOcean，HobeiUniversity．N蛐jiug210098，Ch

3、ina)Almraet：Theannularflume，whichisanidealinstnmaenttostudyfinesediraent，isrestricted埽thetechnologyofsedimentnleagut-enlent，Aimingatthech”萨ofthetraditionalsedimem㈣metamethod，anewequipment，calledInfraredBack-scatteingSedlnVmtimtrIⅢ-eIlt，isintredueⅨl，Itearlm∞mthereal—timesedimentcontentcontinuo

4、usly．Byt18i1】glamp-housemoddmingtechnologyandspecialopticalandcircuitdesign，thesedimentcontentisswitched∞voltage，whichiseasytobeobtol／lOdbyadvancedealculahontcca．otosy．TheSCMdata-collection町storackL“睁thevalta”tontmaer；_esi卵alsandthentlllnsferthemtotheeompator，wherethedatacanbeanalyzedsyntheti

5、callyandsynchtonoualy，TheexperimentinlaberatoIypmv∞thatthedataalelinearandrepeatable．Ke，wor出：armul盯flunt；sediⅡEIlt；real．time黜tlrelllellt在试验室内进行水流泥沙沉降试验，完成全部沉降过程需要很长的水槽．普通的直槽通常不能满足距离要求，而且用直槽研究粘性泥沙会带来水泵搅动破坏絮团等问题。环形水槽装置把直槽的长度尺度转换为时间尺度，以模拟无限长的均匀水流，能满足细颗粒泥沙絮凝沉降所需的距离要求，因此是研究细颗粒泥沙运动的理想装置[“⋯。由于水槽体积小，

6、实验所需沙量少，盐水量少，可精确模拟现场环境的不同流速、不同含沙量、不同盐度条件下泥沙的起动流速、动水沉速、冲刷率等进行实验研究。但由于环形水槽自身结构及泥沙实验的特殊性，长期以来大都是采用取样称重测沙方法bJ，误差大、效率低，与现代实验技术脱轨，极大地制约了环形水槽的推广使用。针对环形水槽的构造和旋转运动的特殊工作方式，利用红外后向散射测沙原理，研制了一套连续实时测沙装置，无需取水样或将传感器探头浸入水样，不扰流，可以实时获得垂线悬沙含量，并且整个测沙装置体积足够小，安装在水槽外壁不会对水槽工作产生影响。收稿日期：20嘶—05—26作者筒介：王娅娜(1980一)，女，四川广元人

7、．助理工程师，主要从事海洋物理监铡原理及技术方面的研究。万方数据第3期王娅娜，等：红外实时测沙仪研制及其应用1331测量原理悬沙水体是一种浑浊液。当一束平行光通过均匀分布的浊液后，透射光的强度减弱了。被减弱的光。一部分被吸收；一部分被散射到其他方向去。投射过来的光只是人射光的一部分。可以把这种能量关系写为等式：削弱=吸收+散射。其中，研究证明散射是光电测沙的基本效应14】。设入射光通量为中，穿过宽度为d￡的悬沙体，被散射的量为dO，得到dO=一OKAndL，其中，n为单位体积内泥