四川大學劉興年獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉四川大學申請的專利基于振動信號處理的卵石推移質輸沙率實時監測裝置及方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115683546B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210693066.8,技術領域涉及:G01M10/00;該發明授權基于振動信號處理的卵石推移質輸沙率實時監測裝置及方法是由劉興年;羅銘;許唯臨;黃爾設計研發完成,并于2022-06-17向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于振動信號處理的卵石推移質輸沙率實時監測裝置及方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于振動信號處理的卵石推移質輸沙率實時監測裝置及方法,所述裝置包括振動沖擊板、加速度振動傳感器、安裝座、數據采集器和電腦,所述加速度振動傳感器固定安裝在振動沖擊板上,所述安裝座中部開設有凹槽,所述振動沖擊板覆蓋并固定在安裝座上,且安裝有加速度振動傳感器的一面朝下使加速度振動傳感器置于安裝座的凹槽空間中,所述安裝座固定在河床中,安裝高程滿足使振動沖擊板與河床齊平。本發明通過將振動傳感器安裝在與河床表面齊平的振動沖擊板底部中心處,通過對卵石推移質撞擊振動沖擊板產生的振動信號特征來推求實時推移質輸沙率。本發明實現了以一種方便、簡單的方法對卵石推移質輸沙率進行準確有效的持續性實時測量。
本發明授權基于振動信號處理的卵石推移質輸沙率實時監測裝置及方法在權利要求書中公布了:1.基于振動信號處理的卵石推移質輸沙率實時監測方法,其特征在于,包括以下步驟: 采用基于振動信號處理的卵石推移質輸沙率實時監測裝置,包括振動沖擊板、加速度振動傳感器、安裝座、數據采集器和電腦,所述加速度振動傳感器固定安裝在振動沖擊板上,所述安裝座中部開設有凹槽,所述振動沖擊板覆蓋并固定在安裝座上,且安裝有加速度振動傳感器的一面朝下使加速度振動傳感器置于安裝座的凹槽空間中,所述安裝座固定在河床中,安裝高程滿足使振動沖擊板與河床齊平;所述加速度振動傳感器與數據采集器信號連接,所述數據采集器與電腦端連接; (1)振動沖擊板尺寸確定 選定測量河段,在未淹沒區域的河漫灘上對河床表面的泥沙進行采樣,對樣品泥沙級配分別進行測量,得到三個床面代表粒徑,進而得到三個采樣框的平均中值粒徑D 50mm;振動沖擊板順水流方向的長度為: Lp>L=u*w1 式中,L p為振動沖擊板順水流方向的長度m;L為推移質移動長度m;u *為摩阻流速ms;w為沉降速度ms;g為重力加速度ms2;h為斷面平均水深m、J為河道比降;ρ s為卵石推移質的密度kgm3;ρ為水的密度kgm3;C d 為阻力系數; (2)安裝卵石推移質輸沙率實時監測裝置 將加速度振動傳感器固定安裝在振動沖擊板中心位置,再將振動沖擊板固定安裝在安裝座上,并使加速度振動傳感器置于安裝座中部開設的凹槽中,將加速度振動傳感器與數據采集器信號連接,將數據采集器與電腦端連接;將安裝座固定安裝在河床中,確保與河床不發生相對移動; (3)信號采集及處理 利用采集器記錄推移質輸移對振動沖擊板產生的振動原始信號數據,在電腦端的上位機得到相應振動的tdms原始文件,將tdms文件中的原始數據取絕對值;然后將原始數據按照1min的采樣數據點數量進行劃分,得到1min信號包,再對每個信號包內的數據進行分段統計,得到1min信號包的統計參數,包括均值、標準差、最大值、峰度、偏度; (4)卵石推移質輸沙率計算 將振動信號與推移質輸沙率之間建立關系,直接利用振動信號特征值推求實時推移質輸沙率;利用步驟(3)得到的信號參數帶入下式得到信號特征值,計算表達式如下: 4 式中,δ *為振動信號特征值;為振動信號每1min內的均值;δ max為振動信號每1min內最大值;再引入重力加速度和密度,將振動信號特征值代入求得單寬推移質輸沙率,計算表達式如下: 式中,G b為單寬非均勻推移質輸沙率kgmmin;ρ s為卵石推移質的密度kgm3;ρ為水的密度kgm3;δ *為振動信號特征值;g為重力加速度ms2。
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