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“红外眼”掌控水下测沙

秋风乍起,又到测潮的季节。长江委水文长江口局的测船上,综合经营办主任万正松在调试他的团队研发的红外信号检测仪,监控OBS浊度仪(水下测沙仪)的工作是否正常。

万正松告诉记者,悬沙观测在生态、环境、工程和管理方面都具有重要的意义。传统的悬沙浓度观测主要是现场采集水样进行室内分析,其方法取样强度大,分析时间长,容易遗漏悬沙浓度变化大的峰值,费时费力。随着水文科技的发展,通过红外辐射光的散射量来监测悬浮物质,进而测量水体浊度和泥沙浓度的光学后向散射OBS(Optical Back Scattering)出现,并成为国内外悬沙观测的重要新手段。

2014年初,长江口局引进了10台OBS,并开展了多项有针对性的研究工作,从OBS采集水样时的正确设置到OBS浊度与分层水样成果的精度相关性分析上,均取得了可喜的进展。然而在实际工作中,OBS表现仍不能称其为完美。受环境因素、OBS随机软件的设置可靠性或者其它未知因素的影响,OBS有时在正常配置后过一段时间会突然停止工作,这个错误操作人员当时根本无法察觉,等到发现时往往已经延误数小时甚至十几小时,造成水文资料的中断,影响成果质量。对此,长江口局采取了“常取”措施来减少水文资料不连续的问题,即经常用计算机与OBS相连,在一个测次内分时段导出OBS获得的数据。但这无疑增加了设备的无谓损耗、操作人员的劳动强度和设备操作的不安全因素,尤其在海上测量时极为不便。

如何解决这一问题?爱钻研的万正松反复琢磨,很快找到了思路:OBS浊度仪的原理是通过红外线的发射、反射、接收来实现的,尽管设备密封,红外线看不见摸不着,但只要研制一个电子装置,能接收到OBS工作时发出的体外红外信号,就可实现无损检测,监控OBS的实时运行状况。

心有多大,舞台就有多大。在落实这一思路的过程中,万正松的团队破解了一个又一个难题:无元件、无器材,就跑电子市场;无相关资料,就到网上找;无调试用的信号源,就用空调的遥控器代……从焊接、到调试、到组装,经过短短十五天时间,他有效地排除了日光、灯光、手电光等多种多频谱干扰源的干扰,成功完成了10台OBS红外信号检测仪的研发和组装工作。

检测效果还需实践来检验。在测验现场,试验效果非常好,检测仪操作方便,节能省电,只需按动微动开关,电源灯(绿色)亮,表示电源已经接通;将红外检测头靠近OBS红外发射头,如果OBS处于工作状态时,红色信号灯即亮起;无红外信号发射时,红色信号灯灭。实践证明,该仪器能实时探测OBS浊度仪的红外信号,使观测人员能及时发现OBS仪器发生的错误,从而避免由于OBS信号丢失或者暂停工作而损失重要水文资料。

有了这个红外线“监工”,外业人员只要手持检测仪,在设备下水前作一下检测,再也不必担心收集不到连续的水文资料了。据了解,在徐六泾试运行1年后,这台小小的红外线信号检测仪正在全江水文泥沙测验中推广。

文章作者:傅菁 张静责任编辑:彭理