激光测距仪在水位测量中的应用.pdfVIP

第 36卷 第 1期 水 电 自动化 与大坝监 测 Vo1．36 No．1 2012年 2月 20 日 HydropowerAutomationandDam Monitoring Feb。20，2O12 激光测距仪在水位测量中的应用 张后来，王震庄，姚 峰 (国网电力科学研究院／南京南瑞集团公司，江苏省南京市 210003) 摘要：介绍 了悬挂式水位测量装置的原理，并从浮子的设计、激光测距仪的安装、信号控制转换器、 装置的可维护性等 4个方面，分析 了悬挂式水位测量装置的科学性，介绍 了其在湖北清江水情 自动 测报 系统中的应用情况，指 出了悬挂式激光水位测量装置的技术优势和适用场合 。 关键词 ：水位测量 ；激光测距 ；信号控制 0 引言 历的时间，即可测定 目标距离 。本文设计的悬挂 式激光水位测量装置 ，巧妙地将激光测距仪应用于 在现有的水文系统 中，水位测量平台结构有直 水位测量上，其安装方式如图 1所示。 立式、斜管式和悬臂式等平台。采用的测量手段有 机械编码浮子式水位计 、超声波探头测量装置 、气泡 式和压力式水位传感器等口]。这些测量平 台和装置 各有优缺点，直立式测量平台造价高，在水库或者江 河建设一个量程为 15m 的直立水位台，需要 40万 元左右 ；悬臂式测量平台的使用范围较局限，只有满 足条件的附着建筑物才能选用 ；双斜管式测量平台 因采用机械传动，不能在缓坡使用，且不同的安装角 度需重新加工机械编码水位计的转盘 。在各种水位 传感器中，压电式水位传感器防雷性能较差，气泡式 水位传感器在大量程仪器中采购价昂贵，维护工作 量大，故障维修 困难 。 1为坝体；2为安装支架；3为绞盘；4为信号转换器 因此 ，研究出一套适合大多数测量场所使用 ，并 5为激光器；6为钢丝绳；7为浮子；8为配重 且造价低 、施工方便的水位测量装置意义重大。根 图 1 悬挂式激光水位计安装 据这种需求，在清江水情测报系统建设 中，研制了悬 挂式激光水位测量装置 ，并在该系统 的多个坝上水 2 悬挂式激光水位测量的可行性 位测站建设成功 ，为特殊条件下的水位测量补充 了 一 种新的采集传输手段 。 要使悬挂式水位测量装置具备实际应用可操作 性 ，主要需满足以下4个条件 。 1 悬挂式激光水位测量装置工作原理 1)浮子能正确地反映水位的移动变化 。 为了将水位变化值精确反映出来 ，选用激光测 2)激光测距装置的对 中调整。 距仪 ]测量，其测量精度达到 3iTlm。激光传感器 3)信号的转换与传输。 工作时，先 由激光二极管对准 目标发射激光脉冲。 4)设备的可维护性 。 经 目标反射后激光 向各方向散射。部分散射光返回 2．1 浮子的设计 到传感器接收器 ，被光学系统接收后成像到雪崩光 激光束打在水面上 ，是不能反射 回到激光测距 电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大 仪的_4]。为了解决这一问题 ，在水面上设置一个浮 功能的光学传感器 ，因此它能检测 到极其微弱的光 子，要求套在钢丝绳上的浮子必须上下活动 自如 ，正 信号。记录并处理从光脉冲发出至返回被接收所经