[发明专利]一种光学泥沙溶液含沙量测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种光学泥沙溶液含沙量测量装置，其特征在于：包括测量缸（1）、调节基座（2）、黑白线阵CCD模块（3）和半导体激光器（4），黑白线阵CCD模块（3）位于测量缸（1）底部，黑白线阵CCD模块（3）与激光中心线位于同一平面，黑白线阵CCD模块（3）通过A/D转换卡（5）与计算机（6）连接。

2.基于权利要求1所述的光学泥沙溶液含沙量测量装置的测量方法，其特征在于包括以下步骤：

第一，调制若干组均匀的不同浓度的泥沙溶液，供标定实验使用，泥沙溶液浓度ω的范围为：0＜ω≤5kg/m³，泥沙溶液浓度ω分别为ω₁、ω₂、ω₃、ω₄……；

第二，进行标定实验，将浓度为ω₁的泥沙溶液装入测量缸（1）中，泥沙溶液高度为h₀，h₀取值为1～40cm；

第三，半导体激光器（4）发射出激光，控制调节基座（2）使激光以固定角度α照射测量缸（1）中的泥沙溶液，0＜α＜90°，激光从空气中进入泥沙溶液，产生折射，投射在黑白线阵CCD模块（3）上，黑白线阵CCD模块（3）获取激光光斑中心坐标X，计算得到激光在泥沙溶液中的折射率n，具体方法如下：

激光从空气中进入泥沙溶液经历折射，根据以下关系式求出泥沙溶液折射率n

sinβ=(X-X0)/(X-X0)2+h02n=sinα/sinβ]]>

其中，X是黑白线阵CCD获取的激光光斑中心投影坐标，X₀为激光与泥沙溶液表面焦点横坐标，α为入射角，β为折射角；

第四，改变泥沙溶液的浓度ω进行标定实验，重复上述第二、第三步骤获取相应的折射率，建立折射率n与对应浓度ω的相关关系：

改变泥沙溶液浓度ω，入射角α不变，获取ω₁、ω₂、ω₃、ω₄……对应的折射率n₁、n₂、n₃、n₄……，经曲线拟合，得到浓度ω与折射率n间的相互关系：

ω＝an³+bn²+cn+d

测量时，获取折射率n即可计算出含沙量浓度ω。

3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于：标定实验次数至少为4组。