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一种径流含沙量测量装置

阅读：852发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种径流含沙量测量装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种径流含沙量测量装置，其特结构包括分流管、 X射线发射器、X射线接收器以及数据采集器；所述分流管用于引入径流中的浑水；所述X射线发射器位于所述分流管的一侧，由第一密封室、 X射线管以及激励高压电源组成；所述X射线接收器位于所述分流管的另一侧且与所述X射线发射器位置相对应，由第二密封室、NaI晶体、光电倍增管以及偏置高压电源组成；所述数据采集器用于接受并处理由所述X射线接收器产生的信号。所述X射线发射器发射的X射线能量为70kev。所述数据采集器由前置放大器、信号放大器、信号处理器及单片机组成。本实用新型结构简单、成本低且具有极高的测量精度，可用于测量精度要求较高的科学实验中。，下面是一种径流含沙量测量装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种径流含沙量测量装置，其特征在于，包括：
分流管，用于引入径流中的浑水；
X射线发射器，位于所述分流管的一侧，用于向分流管内发射X射线；
X射线接收器，位于所述分流管的另一侧且与所述X射线发射器位置相对应，用于接收由X射线发射器发出并穿过分流管的X射线；以及
 数据采集器，分别与X射线发射器和X射线接收器电连接，用于接受由所述X射线接收器产生的信号，并经处理得到径流含沙量的测量值。
2.根据权利要求1所述的径流含沙量测量装置，其特征在于，所述X射线发射器包括第一密封室、X射线管以及激励高压电源；所述第一密封室固定在所述分流管的外壁上，所述X射线管以及所述激励高压电源位于所述第一密封室的内部；所述激励高压电源穿接在所述第一密封室的壳体上，且所述激励高压电源的穿接端通过导线与所述数据采集器相连接，所述X射线管固定在所述激励高压电源上且与所述激励高压电源电连接，所述X射线管发出的X射线沿所述分流管的直径方向射出。
3.根据权利要求1所述的径流含沙量测量装置，其特征在于，所述X射线发射器发射的X射线能量为70kev。
4.根据权利要求2所述的径流含沙量测量装置，其特征在于，所述X射线接收器由第二密封室、NaI晶体、光电倍增管以及偏置高压电源组成；所述第二密封室固定安装在所述分流管的外壁上，且所述第二密封室的位置与所述X射线发射器相对应，所述NaI晶体、所述光电倍增管以及所述偏置高压电源位于所述第二密封室的内部；所述偏置高压电源穿接在所述第二密封室上，所述偏置高压电源的穿接端通过导线与所述数据采集器相连接，所述光电倍增管固定在所述偏置高压电源上，所述NaI晶体固定在所述光电倍增管上，且所述光电倍增管和所述NaI晶体分布在所述X射线管发出的X射线方向上。
5.根据权利要求1所述的径流含沙量测量装置，其特征在于，所述数据采集器由前置放大器、信号放大器、信号处理器及单片机组成；所述前置放大器用于将接收的信号进行初步放大；所述信号放大器与所述前置放大器以及所述信号处理器相连接，将所述前置放大器输出的信号进一步放大并输送至所述信号处理器；所述信号处理器与所述信号放大器以及所述单片机相连接，对信号进行处理并将处理结果输送至单片机，单片机对处理后的结果进行运算。
6.根据权利要求5所述的径流含沙量测量装置，其特征在于，所述单片机还用于控制所述X射线发射器，调节X射线的强度。

说明书全文

一种径流含沙量测量装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种含沙量测量装置，具体地说是一种径流含沙量测量装置。

背景技术

[0002] 水土流失是世界上主要灾害之一。它严重地威胁着人类的生存和发展，成为各国普遍关心的问题。我国山丘区面积广大，降水时空分布不均，放牧垦殖历史久远，加之近年城市化和开发建设项目扩展，进一步加剧了水土流失，使水土流失成为我国头号环境问题。因此，治理水土流失，预防水土流失，对水土流失进一步的深入研究、监控和预报势在必行。

[0003] 目前，国内外含沙量的测量方法有很多种，但最终可归结为两大类：直接法和间接法。

[0004] 直接测定法是通过取样，将泥沙中的水除去，以确定其含沙量。其中烘干法是应用最广泛的测定泥沙浓度的方法，其设备简单，方法易行，有较高的精度，常被作为评价其他方法的标准，缺点是都是通过采集水样运回实验室分析处理，工作量大，劳动强度高，周期长，不能够提供连续的泥沙变化过程资料，又由于取样具有偶然性，人为因素影响大，代表性差。

[0005] 间接测定法是通过泥沙的某些特性来确定含沙量的方法，包括振动法、光电法、超声波、激光法、电容法和γ射线法等现代测量方法。间接测定法可以在现场测量、不破坏实验环境情况下，作定点连续重复测量，是含沙量动态测量的最佳方法。但其所需的设备很复杂并且精度相对较低。实用新型内容

[0006] 本实用新型的目的就是提供一种径流含沙量测量装置，以解决现有间接间接测定法精度较低，设备复杂的问题。

[0007] 本实用新型是这样实现的：一种径流含沙量测量装置，包括：

[0008] 分流管，用于引入径流中的浑水；

[0009] X射线发射器，位于所述分流管的一侧，用于向分流管内发射X射线；

[0010] X射线接收器，位于所述分流管的另一侧且与所述X射线发射器位置相对应，用于接收由X射线发射器发出并穿过分流管的X射线；以及

[0011] 数据采集器，分别与X射线发射器和X射线接收器电连接，用于接受由所述X射线接收器产生的信号，并经处理得到径流含沙量的测量值。

[0012] 所述X射线发射器包括第一密封室、X射线管以及激励高压电源；所述第一密封室固定在所述分流管的外壁上，所述X射线管以及所述激励高压电源位于所述第一密封室的内部；所述激励高压电源穿接在所述第一密封室的壳体上，且所述激励高压电源的穿接端通过导线与所述数据采集器相连接，所述X射线管固定在所述激励高压电源上且与所述激励高压电源电连接，所述X射线管发出的X射线沿所述分流管的直径方向射出。

[0013] 所述X射线发射器发射的X射线能量为70kev。

[0014] 所述X射线接收器由第二密封室、NaI晶体、光电倍增管以及偏置高压电源组成；所述第二密封室固定安装在所述分流管的外壁上，且所述第二密封室的位置与所述X射线发射器相对应，所述NaI晶体、所述光电倍增管以及所述偏置高压电源位于所述第二密封室的内部；所述偏置高压电源穿接在所述第二密封室上，所述偏置高压电源的穿接端通过导线与所述数据采集器相连接，所述光电倍增管固定在所述偏置高压电源上，所述NaI晶体固定在所述光电倍增管上，且所述光电倍增管和所述NaI晶体分布在所述X射线管发出的X射线方向上。

[0015] 所述数据采集器由前置放大器、信号放大器、信号处理器及单片机组成；所述前置放大器用于将接收的信号进行初步放大；所述信号放大器与所述前置放大器以及所述信号处理器相连接，将所述前置放大器输出的信号进一步放大并输送至所述信号处理器；所述信号处理器与所述信号放大器以及所述单片机相连接，对信号进行处理并将处理结果输送至单片机，单片机对处理后的结果进行运算。

[0016] 所述单片机还用于控制所述X射线发射器，调节X射线的强度。

[0017] 本实用新型基于X射线透射原理，使用分流管引入径流中的浑水，通过X射线发射器发射X射线，X射线穿过含沙的浑水，并由X射线接收器接收透射衰减后的X射线。然后通过数据采集器对接收的信号进行处理分析，得到径流的含沙量。

[0018] 本实用新型结构简单、成本低且具有极高的测量精度，可用于测量精度要求较高的科学实验中。附图说明

[0019] 图1是本实用新型的结构示意图。

[0020] 图中：1、分流管；2、第一密封室；3、X射线管；4、激励高压电源；5、第二密封室；6、NaI晶体；7、光电倍增管；8、偏置高压电源；9、数据采集器。

具体实施方式

[0021] 如图1所示，本实用新型包括分流管1、X射线发射器、X射线接收器以及数据采集器9。径流中的浑水流经分流管1，在分流管1的两侧设置有X射线发射器和X射线接收器，X射线发射器和X射线接收器位置相对应，保证由X射线发射器发射出的X射线能够被X射线接收器接收。X射线接收器接收X射线后根据X射线的强度产生相应的电信号，然后传送给数据采集器9，由数据采集器9对电信号进行记录分析。

[0022] 其中X射线发射器包括第一密封室2、X射线管3以及激励高压电源4。第一密封室2固定在分流管1的外壁上，X射线管3以及激励高压电源4安装在第一密封室2内部，密封室由防辐射材料制成，对X射线管3产生的X射线进行屏蔽，防止X射线对人体以及野外环境产生危害。激励高压电源4穿接在第一密封室2的外壳上，且激励高压电源4的穿接端通过导线与数据采集器9的单片机相连接。X射线管3固定在激励高压电源4上且与激励高压电源4电连接， X射线管3发出的X射线沿分流管1的直径方向射出，穿过分流管1后被X射线接收器的NaI晶体6接收。激励高压电源4为X射线管3提供能源，使X射线管3发射一定强度的X射线，X射线穿过由分流管1引出的浑水，X射线由于浑水中泥沙的阻挡作用强度降低，然后被X射线接收器接收。

[0023] X射线接收器包括第二密封室5、NaI晶体6、光电倍增管7以及偏置高压电源8，NaI晶体6、光电倍增管7以及偏置高压电源8被密封在第二密封室5内，第二密封室5对从X射线发射器射入的X射线进行屏蔽。偏置高压电源8穿接在第二密封室5上，偏置高压电源8的穿接端通过导线与数据采集器9相连接，光电倍增管7固定在偏置高压电源8上，NaI晶体6固定在光电倍增管7上，且光电倍增管7和NaI晶体6分布在X射线管3发出的X射线方向上。NaI晶体6接收X射线并将X射线转化为光信号，光电倍增管7将NaI晶体6产生的光信号转换成电信号并输送给数据采集器9，偏置高压电源8为光电倍增管7提供电能。

[0024] 数据采集器9由前置放大器、信号放大器、信号处理器及单片机组成。前置放大器用于将接收的信号进行初步放大；信号放大器与前置放大器以及信号处理器相连接，将前置放大器输出的信号进一步放大并输送至信号处理器；信号处理器与信号放大器以及单片机相连接，对信号进行处理并将处理结果输送至单片机，单片机对处理后的结果进行运算。数据采集器9将X射线接收器产生的信号进行收集与分析，记录每个时刻信号的大小，并结合单位时间通过分流管1的浑水体积，数据采集器9即可自动计算出径流的含沙量。数据采集器还兼有控制功能，数据采集器9与X射线发射器相连，可通过数据采集器9对激励高压电源4进行控制，通过改变电源参数改变X射线的强度。

[0025] 本实用新型的实现是基于X射线透射衰减的原理，当一组经过准直的X射线垂直投射到被测物体的表面上，通过厚度为L的被测物体后，其强度由于被物体吸收或散射而按指数函数规律下降。在浑水径流中，径流是由土壤固体颗粒和水组成的液、固两相介质的混合体，所以还需考虑含水量与含沙量以及水和泥沙的质量吸收系数。由于测量时为动态测量，水流的单位体积含水量和单位体积干土壤质量均随时间发生着变化，经过推倒得出在源距L不变的条件下，浑水含沙量与X射线通过测量浑水层的辐射强度I的对数值成线性关系。

[0026] 在使用时，调整X射线的强度，使X射线发射器发射的X射线能量为70kev。70kev能量的X射线适用于不同含沙量范围的情况，同时可采集样品使用烘干法与本实用新型的测试结果进行对比分析，以确定实验结果的可靠性。如果结果相差过大，则需要对仪器进行标定，以确定X射线的强度，同时调整X射线的强度，从而达到最高的测量精度。

[0027] 本实用新型的结构简单，但具有极高的测量精度，能够方便的测量径流的含沙量。

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