¿Cómo determinar la densidad aparente del limo? ¿Por qué método?

A medida que aumenta la precisión del dragado de ríos, existe la necesidad de detectar la densidad del sedimento submarino. El diseño utiliza sensores fotoeléctricos para detectar la densidad del sedimento submarino y muestra los resultados en una computadora, que puede guiar al personal de dragado para limpiar el río de manera precisa y eficiente. En la actualidad, existen varios métodos tradicionales para medir sedimentos en el país y en el extranjero: el método de muestreo de pozo, que utiliza un taladro para recolectar muestras de sedimentos en forma de columnas en un solo punto. Sin embargo, no se puede evitar la alteración de los sedimentos mediante el muestreo de pozo, y el lodo flotante. y las muestras de lodo que fluyen no se pueden recolectar. La medición requiere una gran carga de trabajo, alto costo y baja eficiencia. El método de sondeo de cono estático se lleva a cabo con una varilla de medición especial. Midiendo la resistencia a la penetración específica de la capa de limo en un solo punto de la varilla de medición, se calcula la capacidad de carga del limo, determinando así el espesor del limo. pero no se puede determinar la densidad del limo. No se puede determinar la distribución del lodo flotante y del lodo fluido. El método de detección de radiación mide la densidad del limo en función de la relación de atenuación de la radiación. La precisión de la medición es alta, pero la eficiencia del trabajo es baja. Presenta riesgos radiactivos potenciales para el personal y el medio ambiente del área de medición y no es adecuado. para estudios de ingeniería. El principio del método de medición ultrasónica de doble frecuencia Doppler es usar primero alta frecuencia para medir la interfaz lodo-agua y luego usar baja frecuencia para medir la distancia desde el fondo del lodo hasta la superficie del agua para obtener el espesor del lodo; Es más eficiente y rápido que otros métodos, pero no se puede determinar la densidad del limo.

El detector utiliza un método fotoeléctrico para detectar la distribución y densidad de los sedimentos submarinos. Tiene las características de tamaño pequeño, bajo consumo de energía, gran seguridad y alta precisión. Puede distinguir limos de diferentes densidades y altera poco el limo.

1 El principio básico y la composición del detector de densidad de sedimentos

El detector de densidad de sedimentos utiliza el método fotoeléctrico para detectar la densidad de sedimentos. El principio es que cuando la longitud del camino óptico es fija, la absorción de luz por el medio es proporcional a su densidad. Por lo tanto, después de que un haz de luz emitido por la fuente de luz es absorbido por sedimentos de diferentes densidades, el sensor fotoeléctrico recibe diferentes intensidades de luz y genera diferentes señales eléctricas, convirtiendo así la densidad del sedimento en señales eléctricas. Según la relación entre la densidad del limo y la señal eléctrica obtenida experimentalmente, se pueden distinguir diferentes capas de limo midiendo la densidad del limo.

El detector de densidad de lodos se compone principalmente de un sensor fotoeléctrico y un sistema de conversión y transmisión de datos. El sensor fotoeléctrico detecta la densidad del limo y el sistema de transmisión y conversión de datos convierte las señales eléctricas recopiladas por el sensor fotoeléctrico y luego las transmite a la computadora a través del bus RS485.

1.1 Sensor fotoeléctrico

El sensor fotoeléctrico está compuesto principalmente por una fuente de luz y una fotocélula de silicio. La célula fotovoltaica de silicio es un dispositivo semiconductor que puede convertir directamente la energía luminosa en energía eléctrica, con una tasa de absorción de más del 90% de la luz incidente efectiva. El rango de respuesta espectral de la curva característica espectral de la célula fotovoltaica es de 400 ~ 1100 mm

Las células fotovoltaicas de silicio son más sensibles a la luz con una longitud de onda de aproximadamente 850 nm, por lo que se selecciona un LED infrarrojo con una longitud de onda de 850 nm como la fuente de luz.

El LED infrarrojo emite luz infrarroja, que es absorbida por sedimentos de diferentes densidades. Las células fotovoltaicas de silicio reciben diferentes intensidades de luz, generando así señales eléctricas de diferentes tamaños, que son amplificadas por el transistor y transmitidas al. Microcontrolador para procesamiento de señales.

2 Calibración de sensores fotoeléctricos

2.1 Estratificación del limo

Según la teoría de la estratificación del limo, los estándares para dividir diferentes capas de limo en diferentes regiones son diferentes. a general La situación se puede dividir aproximadamente en cuatro capas según la magnitud del cambio de densidad.

2.2 Calibración

Las muestras de lodo con cuatro rangos de densidad en la Tabla 1 se prepararon en el laboratorio. Se colocaron sensores fotoeléctricos en las muestras de lodo preparadas previamente para que las muestras de lodo se distribuyeran uniformemente. el infrarrojo, entre LED y células fotovoltaicas de silicio, se realizaron tres pruebas de medición de las señales eléctricas generadas por muestras de lodo de diferentes densidades.

De las Tablas 1 y 2, podemos obtener la relación correspondiente entre la señal eléctrica generada por el sensor fotoeléctrico y la capa de lodo.

Según el tamaño de la señal eléctrica detectada por el sensor fotoeléctrico se puede obtener y estratificar la densidad de la capa de lodo donde se encuentra el sensor fotoeléctrico.

3 Conversión y transmisión de datos

3.1 Conversión de datos

El dispositivo central para la conversión de datos es el microcontrolador stc12c5410ad. El programa se escribe directamente en el microcontrolador a través del. Sistema programable en línea. El programa se puede modificar fácilmente sin necesidad de un programador especial. La señal eléctrica generada por el sensor fotoeléctrico se amplifica y se envía al microcontrolador y se emite como una cantidad digital después de la conversión AD. Los procedimientos de adquisición y conversión de señal son los siguientes:

3.2 Transmisión de datos

Se considera que la profundidad de medición bajo el agua es de 10 m. El nivel RS485 tiene una buena antiinterferencia y una larga distancia de transmisión efectiva. .

Por lo tanto, se selecciona la señal digital para transmitirla en serie a la computadora a través del bus RS485. Después de un procesamiento adicional por parte de la computadora, se muestra la capa de lodo y su densidad para guiar al personal a limpiar el lodo.

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