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原文传递一种基于温度变化测量水体含沙量的方法

专利名称：	一种基于温度变化测量水体含沙量的方法
摘要：	本发明公开了一种基于温度变化测量水体含沙量的方法，属于测量技术领域，本发明的基于不同物质比热容不同的特性，固定提供的热量，测量物体升高的温度，通过温度的变化来识别水体中模型沙的含量，该方法首先测量比热容装置的能量损失率，然后选取不同的含沙量水体，建立含沙量与温度变化的关系，建立温度变化与含沙量的关系式。在实际应用过程中，可直接测量单位时间内含沙水体的温度变化，根据温度变化的值得到含沙量。本方法有别于传统的烘干法、导电率法、透光性法，为水体含沙量的测量提供了新的思路，尤其适用于含沙量大的水体，弥补了现有的导电率法和透光性法的不足，并且该方法操作性强，设计适当的装置即可将该方法应用于野外测量。
专利类型：	发明专利
申请人：	河海大学
发明人：	秦杰;白驹;吴腾;冯兴国;冷晴;叶圣南
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T02:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN202010134293.8
公开号：	CN111198204A
代理机构：	南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	张华蒙
分类号：	G01N25/20;G;G01;G01N;G01N25;G01N25/20
申请人地址：	210024 江苏省南京市鼓楼区西康路1号
主权项：	1.一种基于温度变化测量水体含沙量的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1)向容器内注入质量为m水为的清水，利用针式电子温度计测量清水的初始温度T1；步骤2)启动设计的加热仪器对容器内清水进行加热，控制整个电路保持固定的电压U、电流I；对清水持续加热t秒，读取加热t秒时水体的温度T2；步骤3)根据初始温度T1和加热后的温度T2，计算清水加热前后的温差ΔT＝T2-T1；步骤4)计算步骤1)至步骤3)中的能量损失率η；步骤5)重复步骤1)与步骤2)中的操作，共测量n组，计算能量损失率η，其中X＝1……n，n为正整数，取平均数η作为最终采用的能量损失率；步骤6)称取质量为mY的不同重量的模型沙，分别投入Y个相同容器内的相同体积的清水中，配制成不同浓度的浑水水体；步骤7)令参数K等于模型沙的质量与水的质量的比值，确定水体含沙量与参数K的关系式；步骤8)对步骤6)配制好的不同浓度的水体重复步骤1)至步骤3)，记录每一瓶盐水的加热前、后的温度，并计算得到温差ΔTY，Y为正整数；步骤9)根据步骤6)和步骤7)建立浑水水体上升的温度ΔTY与参数K的关系式；步骤10)根据步骤8)和步骤9)的结果，建立水体含沙量与水体上升的温度ΔTY的关系式；步骤11)测量持续加热t秒浑水上升的温度，即根据步骤10)中的关系式得到浑水含沙量。 2.根据权利要求1所述的一种基于温度变化测量水体含沙量的方法，其特征在于：步骤4)中，所述的能量损失率η的计算包括如下步骤，先计算水体吸收的能量E1和加热装置提供的热量E2，得到能量损失率η为：η＝1-E1/E2。 3.根据权利要求2所述的一种基于温度变化测量水体含沙量的方法，其特征在于：步骤4)中，所述的水体吸收的能量E1和加热装置提供的热量E2分别为： E1＝C水m水ΔTY； E2＝UIt；式中，C水为水体比热容，m水为水体的质量，ΔTY为升高的温度，U为电压，I为电流，t为加热时间。 4.根据权利要求3所述的一种基于温度变化测量水体含沙量的方法，其特征在于：步骤7)中，所述的水体含沙量与参数K的关系式计算步骤如下：参数K＝m沙/m水，则浑水水体的体积Vs为： Vs＝Km水/ρ沙+m水/ρ水；则得到水体的含沙量与参数K的关系： S＝m沙/Vs＝Km水/(Km水/ρ沙+m水/ρ水)＝K/(K/ρ沙+1/ρ水)；式中，S为水体的含沙量，单位kg/m3；m沙为水体中泥沙的质量，单位kg；ρ沙为泥沙的密度，单位kg/m3；ρ水为水的密度，单位kg/m3。 5.根据权利要求4所述的一种基于温度变化测量水体含沙量的方法，其特征在于：步骤9)中，所述的浑水水体上升的温度ΔTY与参数K的关系式计算步骤如下：浑水水体温度上升ΔTY时所需的热量为： E11＝C水m水ΔTY+C沙m沙ΔTY＝(C沙K+C水)VsΔTY/(K/ρ沙+1/ρ水)；加热装置实际提供的热量为：E22＝(1-η)UIt，则有： (1-η)UIt＝(C沙K+C水)VsΔTY/(K/ρ沙+1/ρ水)；即得到浑水水体上升的温度ΔTY与参数K的关系式： K＝[(1-η)UIt/ρ水VsΔTY-C水]/[C沙-(1-η)UIt/ρ沙VsΔTY]；式中，C沙为泥沙的比热容；E11为浑水水体温度上升ΔTY时所需的热量；E22为加热装置实际提供的热量，其余参数含义同前。
所属类别：	发明专利