專利名稱：智能化地下水位水溫測試記錄儀的制作方法
技術領域：
智能化地下水位水溫測試記錄儀涉及一種地質(zhì)勘探儀器，特別適用于水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)測量。
持續(xù)地觀測地下水水位和水溫是水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)以及地下水資源管理工作中的兩項重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的測量器具是分別使用測鐘(測水位)和玻璃制溫度計(測水溫)進行單參數(shù)測量。目前，有一種多點遙測水位計(YS－100型)，是用機械方式測量水位，轉換成電信號，通過無線電發(fā)射至觀察站。這種儀器的缺點在于(1)儀器結構復雜，成本高；(2)只能測量水位單個參數(shù)，效率低；(3)野外條件復雜，儀器可靠性低；(4)數(shù)據(jù)處理繁瑣，費時。
本實用新型的目的是提供一種可靠性很高，能在野外自動定時測量計錄水位和水溫兩種參數(shù)，通過接口裝置可將數(shù)據(jù)直接讀入計算機的水位水溫測試記錄儀。
本實用新型的目的是采用下列措施實現(xiàn)的。結合單片機的HALT方式，采用小型繼電器進行自身電路的負載控制，實現(xiàn)了儀器在野外電池供電條件下，長期自動地定時測量和記錄。
采用單片機技術，應用集成電路和CMOS的RAM芯片來采獲、處理和記錄數(shù)據(jù)，使得儀器結構簡單，降低了成本，增加了測量數(shù)據(jù)的精確性和可靠性，具備微機接口功能。
采用壓力傳感器和溫度傳感器同裝于本儀器中，實現(xiàn)了地下水位水溫同時測量和記錄。
本實用新型是由一個園筒形外殼、單片微機系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、電源和記錄載體這五部分組成。外殼用金屬材料制作，其功能系裝容整個儀器系統(tǒng)，并保證水下工作時的密封性能。單片微機系統(tǒng)由單片機和一些集成電路組成，其功能系統(tǒng)根據(jù)事先寫入的程序控制儀器的全部工作，包括對電源負荷的控制，對測試時刻的控制，對測試操作順序的控制以及計算處理所測得的數(shù)據(jù)。傳感系統(tǒng)由壓力傳感器和溫度傳感器及其相應電路組成，其功能系將水位水溫數(shù)值轉換成電信號，輸入單片微機系統(tǒng)。記錄載體是一塊帶后備電池的CMOS－RAM芯片，可以拆卸，其功能是將處理后的水位水溫數(shù)據(jù)存儲起來，經(jīng)過一定時間，將這個芯片拆卸下來，通過接口裝置，則可將儀器在此期間測試記錄的水位水溫數(shù)據(jù)讀入計算機或其它數(shù)據(jù)處理設備。電源部份由大號電池和電池夾組成，其功能是保證儀器各個部份工作的電源供給。
圖1智能化地下水位水溫測試記錄儀組裝示意圖圖2智能化地下水位水溫測試記錄儀單片微機系統(tǒng)邏輯框圖圖3智能化地下水位水溫測試記錄儀實施例的主時序圖
以下結合附圖詳細說明智能化地下水位水溫測試儀的工作原理。
本實用新型利用繼電器7和單片機1的HALT方式進行自身電路的負載控制，使儀器以三種不同的電源負荷狀態(tài)工作(1)工作狀態(tài)，此時全部電路接入電源，電源負荷最大；(2)復蘇狀態(tài)，此時電路的主要電源負荷均被繼電器7切斷，但單片機1仍處于正常工作狀態(tài)，總電源負荷較工作狀態(tài)要小很多；(3)休眠狀態(tài)，單片機通過指令進入HALT方式，此時電源負荷最小。
儀器由休眠狀態(tài)轉到復蘇狀態(tài)是靠分頻器11產(chǎn)生的中斷信號實現(xiàn)的。在復蘇狀態(tài)，儀器用事先在程序中給定的測試時間間隔(中斷次數(shù))與現(xiàn)中斷累計次數(shù)比較，若到達測試時刻，繼電器7接通各部份電源，儀器進入工作狀態(tài)。若未到達測試時刻，則通過指令使單片機1回到HALT，儀器返回休眠狀態(tài)。
儀器進入工作狀態(tài)后，分別啟動壓力傳感器9和溫度傳感器10，經(jīng)壓力傳感信號放大器8和溫度傳感放大器10的放大處理后，將反映水位水溫的模擬信號經(jīng)A／D轉換器5變換成數(shù)字信號，并讀入單片機1，經(jīng)計算機處理后寫入RAM芯片3，此時儀器完成了一次測試，回到休眠狀態(tài)，等待下一個中斷信號。
以下結合圖3所示的主時序圖，對實施例進行說明。
將單片微機系統(tǒng)，傳感系統(tǒng)，電源和記錄載體置于一園形外殼里，密封好，用鋼絲繩懸固于欲觀察井孔內(nèi)水面下某一高度處，進行水位水溫測試和記錄，可定時持續(xù)自動測試和記錄三個月至一年時限，時滿則將儀器提到地面上，更換RAM芯片，再放入井中繼續(xù)工作。將記錄有水位水溫測試數(shù)據(jù)的RAM芯片，通過微機接口裝置讀入計算機作進一步存儲，計算處理和供需要者使用。工作過程如下。
在AB時段，使用E電源的大電流負荷，A／D轉換器5，壓力傳感信號放大器8，溫度傳感信號放大器12，壓力傳感器9，溫度傳感器10均被繼電器7的常開接點切斷，此時單片微機1已事先用指令置于HALT狀態(tài)，RAM3處于未選中，故電源功耗很小，整個儀器處于休眠狀態(tài)。在B時刻，由分頻器11輸出一時鐘中斷信號，啟動單片微機1的INT端，使單片微機退出HALT，此時，總電流略有上升，儀器處于復蘇狀態(tài)。在C時刻，單片微機通過其P通道啟動繼電器7，E上升，儀器開始進入工作狀態(tài)，經(jīng)過適當延時至D后，單片微機啟動壓力傳感信號放大器8的片選，量程固定后在E時復回，此時壓力傳感信號已經(jīng)以適當?shù)姆党霈F(xiàn)在A／D轉換器5的輸入端，在F時刻，單片微機通過其P通道將經(jīng)轉換后的壓力數(shù)據(jù)讀入，經(jīng)過處理，在G時刻寫入RAM3中，在H時刻，單片微機啟動溫度信號放大器12的片選，在I時刻將溫度數(shù)據(jù)讀入單片微機，在J時刻將經(jīng)過處理的溫度數(shù)據(jù)寫入RAM3中，至此，儀器完成了一次測試和記錄。在K時刻釋放繼電器7，儀器進入復蘇狀態(tài)，在L時刻單片微機通過HALT指令，使儀器又進入休眠狀態(tài)，以期待下一次時針中斷信號，將開始重復上述測試記錄過程。如此周而復始地持續(xù)工作三個月至一年。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點。
(1)具有智能化功能，本實用新型由于采用單片微機技術，全部電路由十余片集成電路組成，從而簡化了儀器結構，降低了儀器造價，增加了可靠性，使該儀器具有以往任何同類儀器都不具備的智能化功能。
(2)具有微機接口功能，由于采用CMOS的RAM芯片記錄數(shù)據(jù)，使本實用新型增加了數(shù)據(jù)的精確性和可靠性，改變了以往直讀式紙錄的記錄方式，降低了工作成本，而且具有以往任何同類儀器都不具備的微機接口功能。
(3)自動化程度高，功耗低，由于本實用新型采用單片微機的HALT方式，小型繼電器進行自身電路的負載控制，從而實現(xiàn)了整個儀器工作的完全自動化，功耗極小，這是以往任何同類儀器所不及的。
(4)可靠性高，本實用新型由于采用壓力傳感器和溫度傳感器分別測量水位和水溫，避免了以往同類儀器使用機械運動部件測量所造成的誤差，從而提高了儀器的可靠性和精度。


序號名稱實施例中元器件1單片微機80C392地址鎖存器2XCD40423RAM6116CP－3
4門電路CD4081，CD40695A／D轉換器ADC08096繼電器驅(qū)動電路CD401077繼電器JRC1458壓力傳感信號放大器LM324LM158DAC08329 壓力傳感器 ZQ－Y0A／0.4MPa10溫度傳感器LM3411分頻器12溫度傳感信號放大器LM32權利要求1.一種智能化地下水位水溫測試記錄儀，由園筒形外殼，單片微機系統(tǒng)，壓力傳感器，溫度傳感器，電源和RAM芯片五部分組成，其特征在于儀器的測試和記錄全過程由單片微機系統(tǒng)控制，由分頻器輸出一時鐘中斷信號，啟動單片微機，用單片微機分別啟動壓力傳感信號放大器和溫度信號放大器，壓力和溫度測試信號經(jīng)A/D轉換后讀入單片微機，計算，處理后寫入RAM芯片，電源使用大號電池，供給儀器各個部分工作用。
2.如權利要求1所述的智能化地下水位水溫測試記錄儀，其特征在于單片微機系統(tǒng)具有自身電路負載控制，通過對繼電器的控制，使儀器各部分裝置的電源僅在測試時刻才得以接通，通過單片微機的HALT方式，使儀器在大部分時間僅消耗極小的電源。
3.如權利要求1所述的智能化地下水位水溫測試記錄儀，其特征在于由分頻器產(chǎn)生一較長時間間隔的中斷信號，單片微機系統(tǒng)對中斷的次數(shù)進行累計，并與予先設定的反映測試時間間隔的次數(shù)比較，若符合則接通繼電器，儀器開始一次測試和記錄。
專利摘要一種智能化地下水位水溫測試記錄儀，由一個圓筒形外殼，單片微機系統(tǒng)，傳感系統(tǒng)，電源和記錄載體(RAM芯片)組成。單片微機系統(tǒng)根據(jù)事先寫入的程序控制儀器的全部工作，包括對電源負荷，測試時刻，操作順序，計算處理所測得數(shù)據(jù)的控制。傳感系統(tǒng)所測得壓力和溫度信號經(jīng)A/D轉換器，單片微機處理，存入RAM芯片，電池供電可持續(xù)工作三個月至一年，RAM芯片所存數(shù)據(jù)通過接口裝置可直接輸入計算機存儲和使用。
文檔編號E21B47/06GK2032652SQ8721479
公開日1989年2月15日 申請日期1987年11月2日 優(yōu)先權日1987年11月2日
發(fā)明者陸廣 申請人:江西省地質(zhì)礦產(chǎn)局環(huán)境地質(zhì)大隊