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声波式集渣量监测方法

阅读：1023发布：2021-02-02

IPRDB可以提供声波式集渣量监测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明为声波式集渣量监测方法，解决集渣坑中泥沙含量无法精确测量的问题。在集渣坑上游侧端面顶部混凝土中埋设一只声波发射换能器，在集渣坑下游侧端面混凝土中各高程均匀埋设若干个声波接收换能器，测量声波发射换能器到各只声波接收换能器距离Li，声波发射换能器激发信号到达各只声波接收换能器的时间Ti单位为μs，Ti可从声波接收换能器读知，测量集渣坑充水前后各声波接收换能器的速度Vi，当充水前后Vi小于1800，该声波接收换能器未被泥沙覆盖，当过充前Vi小于1800、充水后Vi大于或等于1800，该声波接收换能器被泥沙覆盖，泥沙堆积高度范围可由其中安装位置最高的被泥沙覆盖的声波接收换能器和其上的声波接收换能器对应高程确定。，下面是声波式集渣量监测方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.声波式集渣量监测方法，其特征在于在集渣坑上游侧端面顶部混凝土中埋设一只声波发射换能器，在集渣坑下游侧端面混凝土中各高程均匀埋设若干个声波接收换能器，现场实际测量声波发射换能器到各只声波接收换能器距离Li，声波发射换能器激发信号到达各只声波接收换能器的时间Ti单位为μs，Ti可从声波接收换能器读知，由如下公式可知声波从声波发射换能器到各只声波接收换能器的速度Vi：Vi=

式中，Vi单位为m/s，

测量集渣坑充水前后各声波接收换能器的速度Vi，当充水前后Vi 均小于1800，该声波接收换能器未被泥沙覆盖，当充水前Vi 小于1800、充水后Vi 大于或等于1800，该声波接收换能器被泥沙覆盖，泥沙堆积高度范围由其中安装位置最高的被泥沙覆盖的声波接收换能器和其上的声波接收换能器对应高程确定。

2.根据权利要求1所述的声波式集渣量监测方法，其特征在于在集渣坑下游侧端面混凝土中每50—100cm高程预埋一只声波接收换能器。

3.根据权利要求1所述的声波式集渣量监测方法，其特征在集渣坑上游侧端面与集渣坑下游侧端面之间的距离大于3m，集渣坑高度大于2m。

说明书全文

声波式集渣量监测方法

[0001] 技术领域：本发明涉及基于声波原理的集渣坑中集渣量测量方法，尤其与水电站集渣坑集渣量测量方法有关。

[0002] 背景技术：目前国内外水电站运行过程中，集渣坑中泥沙含量无法精确测量，如泥沙、掉快等杂物沉积量超过集渣坑库容将会对下游水轮机造成较大破坏。目前国内外没有行之有效的方法能够对集渣坑集渣量进行有效的监测，仅仅只能通过定期对引水隧洞放空检查的方法来实现集渣坑检查。这种方法造成资源浪费，同时造成巨大的经济损失，尤其在引水隧洞充水初期需要加密放空检查集渣坑积淤状况。

[0003] 发明内容：本发明的目的是提供一种成本低，操作方便，可靠性高，可以很容易推广使用的声波式集渣量监测方法。

[0004] 本发明是这样实现的：声波式集渣量监测方法，在集渣坑上游侧端面顶部混凝土中埋设一只声波发射换能器，在集渣坑下游侧端面混凝土中各高程均匀埋设若干个声波接收换能器，现场实际测量声波发射换能器到各只声波接收换能器距离Li，声波发射换能器激发信号到达各只声波接收换能器的旅行时间Ti单位为μs，Ti可从声波接收换能器读知，由如下公式可知声波从声波发射换能器到各只声波接收换能器的速度Vi：
Vi= 式中，Vi单位为m/s，
测量集渣坑充水前后各声波接收换能器的速度Vi，当充水前后Vi 小于1800，该声波接收换能器未被泥沙覆盖，当充水前Vi 小于1800、充水后Vi 大于或等于1800，该声波接收换能器被泥沙覆盖，泥沙堆积高度范围可由其中安装位置最高的被泥沙覆盖的声波接收换能器和其上的声波接收换能器对应高程确定。

[0005] 在集渣坑下游侧端面混凝土中每50—100cm高程预埋一只声波接收换能器。

[0006] 集渣坑上游侧端面与集渣坑下游侧端面之间的距离大于3m，集渣坑高度大于2m。

[0007] 本发明不需对引水隧洞放空即可实现集渣坑泥沙堆积度实时监测，从而减少引水隧洞放空检查次数，做到有的放矢提高经济效益。

[0008] 本发明的有益效果是：通过集渣坑常年充水使得各个声波发射、接收换能器探头与泥沙完美耦合，测得声波发射换能器探头到各声波接收换能器探头端速度，根据实测速度确定各声波接收换能器探头所处介质环境，确定泥沙堆积深度，不必通过引水隧洞放空即可确定泥沙堆积高度，以便及时清理集渣坑堆积泥沙，有效地保护水轮机，本发明成本低，操作方便，可靠性高，可以很容易推广使用。

[0009] 附图说明：图1是本发明的原理图。

[0010] 具体实施方式：如图1所示，本实施例由1个声波发射换能器探头和4个声波接收换能器探头组合而成（声波接收换能器数量可根据集渣坑深度和现场要求分辨率而定）。工作时，声波发射换能器激发出200-500HZ频率的高频声波，通过读取各只声波接收换能器接收器获得信号的反馈时间，与安装时预先测量的声波发射换能器到各只声波接收换能器之间的距离，可以得出声波由发射换能器到各只声波接收换能器之间的传播速度，通过对比相邻两只接收换能器之间的波速和查对声波波速对照表，即可确定泥沙等污物覆盖高度。对特定的工程，发射器和接收器可互换位置。

[0011] 声波式集渣量监测方法，通过预埋的方式在集渣坑上游侧顶部混凝土中埋设一只声波发射换能器端，在集渣坑下游侧端混凝土中各高程均匀埋设若干个声波接收换能器（具体埋设间距由现场所需知泥沙堆积高程来确定，为保障分辨率建议每50—100cm预埋一只声波接收换能器），安装埋设后现场实际测量声波发射换能器端到各只声波接收换能器距离，作为标定距离。由于预先标定的声波发射换能器端到各只声波接收换能器距离Li已知，声波发射换能器激发信号到达各只声波接收换能器的时间Ti单位为μs可知，由如下公式可知：Vi=
式中，Vi为声波发射换能器端到各只声波接收换能器的速度，单位为m/s。

[0012] 测量集渣坑充水前后各声波接收换能器的速度，通过对比声波波速对照表，即可确定泥沙覆盖声波接收换能器编号，具体泥沙堆积高度可由具体声波接收换能器对应高程确定。

[0013] 声波波速对照表Vi 充水前后小于1800 充水前小于1800，充水后大于或等于1800
声波接收换能器是否被泥沙覆盖未覆盖覆盖
在某水电工程现场选取集渣坑跨度5m，深度3m，上游侧安装一只声波发射换能器，下游侧安装4只声波接收换能器，按照由孔底开始每75cm间距埋设。声波接收换能器编号由孔底向上依次为1、2、3、4号，距离孔底高度依次为0.75m、1.5m、2.25m、3m，声波发射换能器探头距离各只声波接收换能器探头标定距离依次为5.483m、5.220m、5.056m、5m。各测点安装完成后在无覆盖的情况下首次从声波接收换能器取得旅行时间分别为3432μs、
6
3264μs、3167μs、3133μs，依据公式Vi= ×10 可以得出波速分别为1598m/s、1599m/s、1596m/s、1596m/s。引水隧洞冲水过后，再次测量各探头旅行时间分别为1572μs、
3079μs、2972μs、2947μs，依据公式Vi= ×106可以得出波速分别为3488 m/s、1695 m/s、1701 m/s、1697 m/s。

[0014] 通过对比冲水前后波速变化，发现1号声波换能探头波速由1598m/s变化为3488 m/s，系泥沙覆盖所导致。而上层各级探头波速变化较小，故该集渣坑泥沙覆盖深度为75cm～150cm。在引水隧洞放空检查时现场实际情况与实验结果一致。

标题	发布/更新时间	阅读量
声波器件-专利编号CN105720941B	2020-05-12	854
一种声波清灰器-专利编号CN103433248A	2020-05-11	708
声波器件-专利编号CN102957397B	2020-05-13	760
声波器件-专利编号CN105811913A	2020-05-13	245
声波装置-专利编号CN105915195B	2020-05-12	659
声波器件-专利编号CN106537772B	2020-05-13	916
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一种全天候低频声波传感器-专利编号CN104483012B	2020-05-11	446
一种针对敏感类昆虫的声波驱虫器-专利编号CN106665557A	2020-05-11	110
一种声波清灰器-专利编号CN203470421U	2020-05-11	608

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