红外LED发射出红外光,经不同密度的淤泥吸收后,硅光电池接收到的光强度不同,从而产生不同大小的电信号,经三极管放大后传输至单片机,进行信号处理。
2 光电传感器的标定
2.1 淤泥分层
由淤泥分层理论可知,不同淤泥层面的划分标准因不同地区泥质而异,按照一般的情况,可以大致按密度变化范围划分出4个层面,如表1所示。
2.2 标定
在实验室中配置出表1中四个密度范围的淤泥样本,将光电传感器放入事先配置好的泥样中,让泥样均匀分布在红外LED和硅光电池中间,测量不同密度泥样下产生的电信号大小,进行三次试验,实验结果如表2所示。
由表1、表2可以得出光电传感器产生电信号与所在泥层的对应关系,如表3所示。
根据光电传感器检测到的电信号大小,可以得出光电传感器所在泥层的密度从而分层。
3 数据转换与传输
数据转换与传输电路原理图如图4所示。
3.1 数据转换
数据转换核心器件是stc12c5410ad型单片机,程序通过在线可编程系统直接烧写到单片机,无需专用编程器,方便对程序的修改。光电传感器产生的电信号经放大后送给单片机上,经AD转换后以数字量输出。信号采集与转换程序如下:
3.2 数据传输
水下测量深度按10m考虑,而RS485电平抗干扰性好,有效传输距离长,故选择将数字信号经RS485总线串行传输至计算机,经计算机进一步处理后显示泥层以及该泥层的密度,从而起到指导工作人员清淤的作用。
4 结束语
采用淤泥密度探测仪探测水下淤泥分布情况,指导清淤人员工作。这种方法与其他淤泥探测方法相比,具有速度快,精度高,费用省,对水下淤泥扰动小等优点,同时还可以将测量的数据保存起来,便于以后分析。