申请/专利权人：曼图电子(上海)有限公司

申请日：2019-03-04

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN109764837B

主分类号：G01B17/02

分类号：G01B17/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2019.07.23#实质审查的生效;2019.05.17#公开

摘要：本发明公开了一种检测河流冰层厚度的装置，包括长方体空心容器、滤网、漏斗、岸边固定装置、多通道超声仪和监测中心，长方体空心容器上设有滤网，滤网上设有漏斗，长方体空心容器与岸边固定装置连接，岸边固定装置与多通道超声仪连接，多通道超声仪与监测中心连接。采用上述技术方案制成了一种检测河流冰层厚度的装置，1、实时自动监测，不需要人为现场监测，工作强度大大降低，比目测及器测都要安全可靠；2、数据可以实时存储，并通过计算和图像软件，动态显示冰层厚度和分布情况；3、冰层监测数据准确，精度高，且监测范围广，适用环境多；4、维护保养成本低，3～5年更换一次探头，探头工艺成熟，成本较低。

主权项：1.一种检测河流冰层厚度的装置，其特征在于，包括长方体空心容器、滤网、漏斗、岸边固定装置、多通道超声仪和监测中心，所述长方体空心容器上设有滤网，所述滤网上设有漏斗，所述长方体空心容器与岸边固定装置连接，所述岸边固定装置与多通道超声仪连接，所述多通道超声仪与监测中心连接，所述岸边固定装置使长方体空心容器始终保持垂直于水面的状态，所述长方体空心容器上方开口，所述长方体空心容器内部中空，所述长方体空心容器的一侧设有数个探头，数个探头均匀分布在长方体空心容器的内壁上，所述长方体空心容器内表面光滑，所述探头之间间距为5mm至20mm之间，超声探头线通过管线引导至河边的多通道超声仪，多通道超声仪采集探头信号后，将信号通过无线传输方式传导至监测中心，多通道超声仪由太阳能供电，监测中心接收数据后，存储数据，并通过数据处理和成像软件，实时显示河流各区域冰层厚度，并形成分布图。

全文数据：一种检测河流冰层厚度的装置技术领域本发明涉及检测领域，特别涉及一种检测河流冰层厚度的装置。背景技术我国冬季时节，部分地区气温较低，河流、湖泊、水库等水域冰冻现象普遍存在，严重影响许多水利工程设施和水上交通运输的正常运行以及附近人们的生产和生活，因此对冰的厚度及其变化过程的监测尤为重要。目前对冰的检测方法随着科学技术的发展而不断发展，目前大致可分3种：目测法、器测法、遥测法。目测法是纯人工的检测方法，完全根据人员的眼睛和经验进行观测，这样得出的描述结果会因为观测人员的不同而有一定的差异，而且观测的范围也有一定限制，观测数据定量化有很大困难。器测法是一种通过借助仪器和工具，依靠观测人员手工操作和读数据进行的，比如人工凿冰或打钻直接测量冰厚。这种测量数据虽然准确客观，但劳动强度高，危险性大，不能对同一地点冰厚的连续自动化监测或是对不同地点冰厚的同步自动化检测。遥测法是完全依赖仪器本身进行观测，以飞机、卫星作为平台，携带检测设备，来遥测冰情。通过对图像、发射等声、光、电信号的处理反演出冰情数据。其优点是不受天气、地点限制，适合大面积的海冰观测。但同时也因为观测的范围大，精度不高，遥测法对局部小范围冰层结构的微小变化无法反映出来，很难应用到内陆狭窄河流、明渠及其水利设施的病情观测。发明内容为了解决上述问题，本发明提供一种检测河流冰层厚度的装置，能够实时的监测冰层厚度及记录存储数据，不需要人为操作和控制，并配合数据存储及相关计算和图像软件可以完成冰层厚度变化趋势图以及沿河流流向冰层分布图。本发明中的一种检测河流冰层厚度的装置，包括长方体空心容器、滤网、漏斗、岸边固定装置、多通道超声仪和监测中心，所述长方体空心容器上设有滤网，所述滤网上设有漏斗，所述长方体空心容器与岸边固定装置连接，所述岸边固定装置与多通道超声仪连接，所述多通道超声仪与监测中心连接，所述岸边固定装置使长方体空心容器始终保持垂直于水面的状态。上述方案中，所述长方体空心容器上方开口，所述长方体空心容器内部中空，所述长方体空心容器的一侧设有数个探头，数个探头均匀分布在长方体空心容器的内壁上，所述长方体空心容器内表面光滑，所述探头之间间距为5mm至20mm之间。上述方案中，所述探头为单晶纵波探头，晶片频率为0.2MHz至20MHz之间。上述方案中，所述长方体空心容器通过管线与岸边固定装置连接。上述方案中，所述长方体空心容器为不锈钢长方体空心容器。上述方案中，所述长方体空心容器为有机玻璃长方体空心容器。上述方案中，所述探头通过螺丝固定在长方体空心容器上。上述方案中，所述探头通过插口固定在长方体空心容器上。本发明的优点和有益效果在于：本发明提供一种检测河流冰层厚度的装置，有以下优点：1、实时自动监测，不需要人为现场监测，工作强度大大降低，比目测及器测都要安全可靠；2、数据可以实时存储，并通过计算和图像软件，动态显示冰层厚度和分布情况；3、冰层监测数据准确，精度高，且监测范围广，适用环境多；4、维护保养成本低，3～5年更换一次探头，探头工艺成熟，成本较低；5、个别探头出现故障或损坏，对监测数据基本无影响。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明的结构示意图；图2为长方体空心容器的结构示意图。图中：1、长方体空心容器2、滤网3、漏斗4、岸边固定装置5、多通道超声仪6、监测中心7、探头8、管线具体实施方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。如图1、图2所示，本发明是一种检测河流冰层厚度的装置，包括长方体空心容器1、滤网2、漏斗3、岸边固定装置4、多通道超声仪5和监测中心6，长方体空心容器1上设有滤网2，滤网2上设有漏斗3，长方体空心容器1与岸边固定装置4连接，岸边固定装置4与多通道超声仪5连接，多通道超声仪5与监测中心6连接，岸边固定装置4使长方体空心容器1始终保持垂直于水面的状态。多通道超声仪5支持太阳能供电及数据信号无线传输。长方体空心容器1上方开口，长方体空心容器1内部中空，长方体空心容器1的一侧设有数个探头7，数个探头7均匀分布在长方体空心容器1的内壁上，长方体空心容器1内表面光滑，探头7之间间距为5mm至20mm之间。滤网2和漏斗3防止脏水或其它杂质进入长方体空心容器1内，并能保持长方体空心容器1内外空气流通。探头7为超声探头。探头7为单晶纵波探头，晶片频率为0.2MHz至20MHz之间。长方体空心容器1通过管线8与岸边固定装置4连接。长方体空心容器1为不锈钢长方体空心容器或有机玻璃长方体空心容器。探头7通过螺丝或插口固定在长方体空心容器1上。本发明主要通过以下技术实现：将若干个单晶纵波探头晶片尺寸为Φ1mm至30mm，频率为0.2MHz至20MHz，安装在一个只有顶部有开口的空心细长的长方体空心容器中，长方体内表面光滑；探头通过螺丝或插口固定在长方体的一个面上，声速方向垂直于对立面，探头沿长方体空心容器的高度方向排布，探头之间间距为5mm至20mm；长方体空心容器中注入水，水没过最上端的探头；然后将长方体空心容器垂直插入水中，保证最上端的探头和河流水平面齐平。通过工装固定长方体空心容器，保证长方体空心容器始终处于垂直于水面的状态；超声探头线通过管线引导至河边的多通道超声仪，多通道超声仪采集探头信号后，将信号通过无线传输等方式传导至监测中心，多通道超声仪由太阳能供电。监测中心接收数据后，存储数据，并通过数据处理和成像软件，实时显示河流各区域冰层厚度，并形成分布图。正常通电工作时，超声探头持续发射声波，声波在长方体空心容器内传导，接触到长方体空心容器对立面时，发生反射，超声探头接收反射声波。非结冰状态时，水的声程L应为探头至长方体对立面的距离；在理想结冰状态下，假设冰介质均匀分布，则冰的声程应为1500L3230，默认水的声速为1500ms，冰的声速为3230ms，且超声仪声速一直设置为1500ms。但是一般情况下，冰的形成过程非常复杂，介质分布不均匀，且夹带气孔或其它杂质，结构比较特殊，超声波在冰中传播过程中，易发射散射、折射等影响正常路径传播的情况，通过实验发现，结冰状态下，除冰的声程为1500L3230这种情况外，还有两种情况会出现，一是超声探头同样可以接收到反射声波，但是声程小于上述声程；二是超声探头无法接收到反射声波，超声仪器上无信号显示；这三种情况的出现，都是判断此处已经结冰的证据。假如第N个探头及之前的探头都出现上述三种情况之一，第N+1个探头声程显示为L，则可推断冰层厚度为{20N-1+5}mm。超声仪将信号传递给监测中心，监测中心通过数据处理和图像处理软件，将冰层实时厚度及冰层分布图实时显示。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种检测河流冰层厚度的装置，其特征在于，包括长方体空心容器、滤网、漏斗、岸边固定装置、多通道超声仪和监测中心，所述长方体空心容器上设有滤网，所述滤网上设有漏斗，所述长方体空心容器与岸边固定装置连接，所述岸边固定装置与多通道超声仪连接，所述多通道超声仪与监测中心连接，所述岸边固定装置使长方体空心容器始终保持垂直于水面的状态。2.根据权利要求1所述的一种检测河流冰层厚度的装置，其特征在于，所述长方体空心容器上方开口，所述长方体空心容器内部中空，所述长方体空心容器的一侧设有数个探头，数个探头均匀分布在长方体空心容器的内壁上，所述长方体空心容器内表面光滑，所述探头之间间距为5mm至20mm之间。3.根据权利要求2所述的一种检测河流冰层厚度的装置，其特征在于，所述探头为单晶纵波探头，晶片频率为0.2MHz至20MHz之间。4.根据权利要求3所述的一种检测河流冰层厚度的装置，其特征在于，所述长方体空心容器通过管线与岸边固定装置连接。5.根据权利要求4所述的一种检测河流冰层厚度的装置，其特征在于，所述长方体空心容器为不锈钢长方体空心容器。6.根据权利要求4所述的一种检测河流冰层厚度的装置，其特征在于，所述长方体空心容器为有机玻璃长方体空心容器。7.根据权利要求4所述的一种检测河流冰层厚度的装置，其特征在于，所述探头通过螺丝固定在长方体空心容器上。8.根据权利要求4所述的一种检测河流冰层厚度的装置，其特征在于，所述探头通过插口固定在长方体空心容器上。

百度查询： 曼图电子(上海)有限公司 一种检测河流冰层厚度的装置

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