近红外反射高含量泥沙传感器研制

水流含沙量测量是水土流失监测体系的重要内容，开展含沙量测量传感器的研究对于实时监测具有重要意义。为了实现对水流高含沙量的测量，该文根据含沙水对不同光谱的吸收和反射特性，采用1 800 nm（强水分反射波长）和1 940 nm（强水分吸收波长）近红外光源开发了泥沙测量传感器和测量装置，并对新型传感器进行了标定试验，分别建立了取自黄河、渭河和天水的泥沙与传感器输出信号之间响应关系。结果表明，当含沙量小于300 kg/m3时，测量得到的反射光强度随含沙量的增加而增加，传感器输出信号与含沙量之间具有很好的线性相关性，并建立了线性模型，决定系数均大于0.9。为了验证模型的精度，将实际含沙量与模型计算含沙量进行比较，结果表明，二者回归系数接近于1，相对误差小于10%，可以使用模型计算值代替实际含沙量。2种波长的传感器对含沙量的测量范围均为1～300 kg/m3，当含沙量大于10 kg/m3时测量精度大于90%，同时传感器精度受到泥沙种类、吸光物质和气泡等其他因素的影响。设计的传感器可以满足对高含沙量水流的测量要求，适用于土壤侵蚀严重的地区。研究结果在水土流失自动监测中具有良好的应用前景。

Study on near infrared reflectance sensor for high sediment concentration measurement