專利名稱：阻容式滲流井水位測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量水位的裝置，特別是一種用于測量阻容式滲流井水位的測量儀。
背景技術(shù)：
我國水利工程數(shù)量巨大，各種大壩以及山體的安全跟滲流有一定的關(guān)系，通過對滲流觀測的有關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，很大程度上能對大壩等水利工程的安全進行預(yù)測預(yù)報，因此滲流測量技術(shù)的可靠性。準確性直接影響到工程的安全。滲流井孔徑小，一般只有6厘米左右，深度大，常年水位變化大，淺則幾十米，深則一百多米；而測量誤差要求在5厘米左右，即精度要求0.05％。目前沒有滿足這種要求的測量裝置。滲流觀測井水位的測量主要靠人工，測量精度低、實時性差；有的場合用壓力表、半導(dǎo)體壓力傳感器測量，都存在精度低或量程不夠等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種精度高，實時性好，并能實現(xiàn)測量智能化的阻容式滲流井水位測量儀。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是、一種阻容式滲流井水位測量儀，包括殼體和線路板，線路板上的電路由振蕩電路、信號處理電路、電源電路、工頻觸發(fā)信號電路、輸入單元、存儲單元、單片機、顯示單元、RS485通信接口和時鐘電路組成，信號處理電路、輸入單元、存儲單元、顯示單元、RS485通信接口和時鐘電路均與單片機電連接，且存儲單元和RS485通信接口與單片機的連接構(gòu)成可逆輸入，振蕩電路的輸入端通過導(dǎo)線與一電容式水位傳感器的輸出端電連接，振蕩電路的輸出端與信號處理電路的輸入端電連接，工頻觸發(fā)信號電路的輸入端與電源電路電連接，輸出端通過導(dǎo)線與信號處理電路的另一輸入端電連接。
采用上述技術(shù)方案后，由于電容式水位傳感器是利用電容器的電容隨介質(zhì)變化而變化的原理制成的，該傳感器應(yīng)用平行板電容器原理，電容值與水位高度成正比，振蕩電路的周期與水位也成正比，用單片機測得周期值，便容易計算出水位值，克服人工測量的缺點，不僅測量精度高，而且實時性好，也不受滲流井孔徑、深度的影響。特別適合測量孔徑小、深度大、水位變化大的滲流井。此外，振蕩電路由于受干擾較嚴重，采取工頻跟隨來觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路，保證了輸入單片機信號的穩(wěn)定性，從而保證測量精度。單片機還可通過485通信接口與計算機實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)工作，計算機通過485總線對各點的測量儀進行實時的監(jiān)控，同時在計算機可根據(jù)設(shè)置記錄各點的水位數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了測量智能化。


圖1為本實用新型的電路框圖；圖2為本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。
如圖1、2所示，一種阻容式滲流井水位測量儀，包括殼體和線路板，線路板上的電路由振蕩電路2、信號處理電路3、電源電路4、工頻觸發(fā)信號電路5、輸入單元6、存儲單元7、單片機8、顯示單元9、RS485通信接口10和時鐘電路11組成，信號處理電路3、輸入單元6、存儲單元7、顯示單元9、RS485通信接口10和時鐘電路11均與單片機8電連接，且存儲單元7和RS485通信接口10與單片機8的連接構(gòu)成可逆輸入，振蕩電路2的輸入端通過導(dǎo)線與一電容式水位傳感器1的輸出端電連接，振蕩電路2的輸出端與信號處理電路3的輸入端電連接，工頻觸發(fā)信號電路5的輸入端與電源電路4電連接，輸出端通過導(dǎo)線與信號處理電路3的另一輸入端電連接。單片機8的型號為89C51，輸入單元6為一鍵盤。顯示單元9采用液晶顯示器。
如圖2所示，信號處理電路3由整形電路、集成塊IC7、集成塊IC3及集成塊IC3的外圍電路組成。
本實用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案關(guān)鍵是傳感器的選擇和抗干擾電路的設(shè)計。傳感器1應(yīng)用平行板電容器原理C＝εwh/d，ε為兩極間介質(zhì)的介電常數(shù)，w為電極寬度，h為電極高度，d為兩極的間距。若將兩電極部分置于水中，高度為x，則可推知C＝εwh/d+kx，即電容值C與水位高度x成正比。再由振蕩電路周期公式T＝kRC，即可推得周期與水位成正比，用單片機測得周期值，便容易算出水位值x。實際應(yīng)用中電容器的極板可進行各種變形，只要保證兩極間絕緣，如同軸關(guān)系，平行關(guān)系等。為提高傳感器的精度，可通過加大兩極間的距離、兩極等效平行面積來實現(xiàn)。同時兩極的絕緣層采用水的不浸潤物質(zhì)，濕度大時減少水珠的影響。
振蕩電路由于受干擾比較嚴重，采取工頻跟隨來觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路，保證了輸入單片機信號的穩(wěn)定性。在單片機測量程序中，采用數(shù)字濾波技術(shù)，去除了一些特異點，使得測量結(jié)果更加穩(wěn)定，進一步提高了測量精度。
本實用新型能實現(xiàn)脫機和聯(lián)網(wǎng)工作，機內(nèi)能通過存儲單元7存儲800條記錄，且數(shù)據(jù)掉電不丟失；網(wǎng)絡(luò)工作時，計算機通過485總線對各點的測量儀進行實時的監(jiān)測，同時在計算機上可根據(jù)設(shè)置記錄各點的水位數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種阻容式滲流井水位測量儀，包括殼體和線路板，其特征在于線路板上的電路由振蕩電路(2)、信號處理電路(3)、電源電路(4)、工頻觸發(fā)信號電路(5)、輸入單元(6)、存儲單元(7)、單片機(8)、顯示單元(9)、RS485通信接口(10)和時鐘電路(11)組成，信號處理電路(3)、輸入單元(6)、存儲單元(7)、顯示單元(9)、RS485通信接口(10)和時鐘電路(11)均與單片機(8)電連接，且存儲單元(7)和RS485通信接口(10)與單片機(8)的連接構(gòu)成可逆輸入，振蕩電路(2)的輸入端通過導(dǎo)線與一電容式水位傳感器(1)的輸出端電連接，振蕩電路(2)的輸出端與信號處理電路(3)的輸入端電連接，工頻觸發(fā)信號電路(5)的輸入端與電源電路(4)電連接，輸出端通過導(dǎo)線與信號處理電路(3)的另一輸入端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻容式滲流井水位測量儀，其特征在于信號處理電路(3)由整形電路、集成塊IC7、集成塊IC3及集成塊IC3的外圍電路構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的阻容式滲流井水位測量儀，其特征在于顯示單元(9)為液晶顯示器。
專利摘要一種阻容式滲流井水位測量儀，包括殼體和線路板，線路板上的電路由振蕩電路(2)、信號處理電路(3)、電源電路(4)、工頻觸發(fā)信號電路(5)、輸入單元(6)、存儲單元(7)、單片機(8)、顯示單元(9)、RS485通信接口(10)和時鐘電路(11)組成，信號處理電路(3)、輸入單元(6)、存儲單元(7)、顯示單元(9)、RS485通信接口(10)和時鐘電路(11)均與單片機(8)電連接，且存儲單元(7)和RS485通信接口(10)與單片機(8)的連接構(gòu)成可逆輸入，振蕩電路(2)的輸入端通過導(dǎo)線與一電容式水位傳感器(1)的輸出端電連接。本實用新型精度高，實時性好，并能實現(xiàn)測量的智能化，尤其適合于測量孔徑小、深度大、水位變化大的滲流井。
文檔編號G01F23/22GK2618150SQ0322213
公開日2004年5月26日 申請日期2003年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月21日
發(fā)明者沈金榮, 范新南, 李書旗 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)