專(zhuān)利名稱:能夠進(jìn)行氣壓補(bǔ)償?shù)膲毫κ剿挥?jì)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種能夠進(jìn)行氣壓補(bǔ)償?shù)膲毫κ剿挥?jì)，包括信號(hào)采集單元、人機(jī)交互單元、通訊單元、數(shù)字信號(hào)處理單元、供電單元，所述數(shù)字信號(hào)處理單元分別與信號(hào)采集單元、人機(jī)交互單元、通訊單元連接，供電單元分別為傳感器中各元件供電，人機(jī)交互單元用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，通訊單元用于數(shù)據(jù)通訊；所述信號(hào)采集單元包括水位傳感器、水溫傳感器、數(shù)字氣壓傳感芯片、A/D轉(zhuǎn)換芯片，所述水位傳感器和水溫傳感器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換后傳輸至數(shù)字信號(hào)處理單元中，所述數(shù)字氣壓傳感芯片采集到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)字信號(hào)處理單元。本水位計(jì)采用集成化結(jié)構(gòu)，成本低廉，性價(jià)比高，自動(dòng)進(jìn)行氣壓補(bǔ)償和溫度修正，數(shù)值精確，性能可靠。
【專(zhuān)利說(shuō)明】能夠進(jìn)行氣壓補(bǔ)償?shù)膲毫κ剿挥?jì)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于水文數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種能夠?qū)鈮哼M(jìn)行補(bǔ)償?shù)膲毫κ剿挥?jì)。

【背景技術(shù)】
[0002]壓力式水位計(jì)是根據(jù)壓力與水深成正比關(guān)系的靜水壓力原理，運(yùn)用壓敏元件作傳感器的水位計(jì)。在水文、水雨情及工程安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，壓力式水位計(jì)應(yīng)用非常廣泛，主要用于地下水與地表水等被測(cè)水體水位參數(shù)的傳感、采集和上傳。
[0003]目前市場(chǎng)已有較為成熟的產(chǎn)品大量使用，在水位參數(shù)采集時(shí)，由于大氣壓波動(dòng)常會(huì)帶來(lái)測(cè)值誤差，現(xiàn)有產(chǎn)品一般采取通氣管電纜的方法進(jìn)行氣壓補(bǔ)償，但該方法仍存在不少問(wèn)題:采用通氣管電纜進(jìn)行氣壓補(bǔ)償?shù)漠a(chǎn)品一般只能適用于電纜長(zhǎng)度小于等于30米的傳感器，當(dāng)電纜長(zhǎng)度超過(guò)30米時(shí)通氣管不僅通氣效果不佳，而且容易折彎受阻反而導(dǎo)致測(cè)值異常；此外，該種結(jié)構(gòu)的通氣管口需經(jīng)常更換干燥粉劑，維護(hù)非常不便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種能夠進(jìn)行氣壓補(bǔ)償?shù)膲毫κ剿挥?jì)，采用集成一體化設(shè)計(jì)，能夠通過(guò)氣壓傳感芯片實(shí)時(shí)采集氣壓數(shù)值，并能夠進(jìn)一步自動(dòng)進(jìn)行壓力補(bǔ)償，數(shù)值精確，性能可靠。
[0005]為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種能夠進(jìn)行氣壓補(bǔ)償?shù)膲毫κ剿挥?jì)，包括信號(hào)采集單元、人機(jī)交互單元、通訊單元、數(shù)字信號(hào)處理單元、供電單元，所述數(shù)字信號(hào)處理單元分別與信號(hào)采集單元、人機(jī)交互單元、通訊單元連接，所述供電單元分別為傳感器中各元件供電，所述人機(jī)交互單元用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，所述通訊單元用于數(shù)據(jù)通訊；所述信號(hào)采集單元包括水位傳感器、水溫傳感器、數(shù)字氣壓傳感芯片、A/D轉(zhuǎn)換芯片，所述水位傳感器和水溫傳感器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換后傳輸至數(shù)字信號(hào)處理單元中，所述數(shù)字氣壓傳感芯片采集到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)字信號(hào)處理單元。
[0007]進(jìn)一步的，所述水位傳感器通過(guò)DC4~20mA采樣接口與A/D轉(zhuǎn)換芯片連接，水溫傳感器通過(guò)DC0~5V采樣接口與A/D轉(zhuǎn)換芯片連接，A/D轉(zhuǎn)換芯片通過(guò)SPI數(shù)字通訊接口與數(shù)字信號(hào)處理單元相連，氣壓傳感器通過(guò)I2C數(shù)字通訊接口與數(shù)字信號(hào)處理單元相連，數(shù)字信號(hào)處理單元通過(guò)I/O接口與人機(jī)交互單元連接、通過(guò)UART接口與通訊單元相連。
[0008]進(jìn)一步的，所述人機(jī)交互單元包括液晶顯示器和鍵盤(pán)。
[0009]進(jìn)一步的，所述供電單元輸出三路電壓分別為信號(hào)采集單元、數(shù)字信號(hào)處理單元、通訊單元供電。
[0010]進(jìn)一步的，所述通訊單元包括無(wú)線通訊接口和有線通訊接口。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0012]能夠?qū)λ凰疁匦盘?hào)和大氣壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，并提供水位水溫信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換，同時(shí)提供了實(shí)時(shí)運(yùn)算平臺(tái)一通過(guò)采集到的傳感器數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)處理單元能夠?qū)鞲衅魉粶y(cè)值自動(dòng)進(jìn)行氣壓補(bǔ)償和溫度修正，從而削減了由于大氣壓力波動(dòng)帶來(lái)的水位測(cè)量誤差。本水位計(jì)采用集成化結(jié)構(gòu)，成本低廉，性價(jià)比高；此外，還提供了多通訊接口，適用于各類(lèi)環(huán)境，還提供了多路電源輸出，可有效避免由多通道傳導(dǎo)進(jìn)來(lái)的干擾信號(hào)，提高系統(tǒng)的工作可靠性和安全性。

【附圖說(shuō)明】

[0013]圖1為本實(shí)用新型提供的能夠進(jìn)行氣壓補(bǔ)償?shù)膲毫κ剿挥?jì)結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖2為A/D轉(zhuǎn)換芯片電路圖；
[0015]圖3為通訊單元電路圖；
[0016]圖4為供電單元電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。需要說(shuō)明的是，下面描述中使用的詞語(yǔ)“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語(yǔ)“內(nèi)”和“外”分別指的是朝向或遠(yuǎn)離特定部件幾何中心的方向。
[0018]如圖1?圖4所示，本實(shí)用新型提供的壓力式水位計(jì)包括數(shù)字信號(hào)處理單元、信號(hào)采集單元，供電單元，人機(jī)交互單元、通訊單元。其中信號(hào)采集單元包括水位傳感器、水溫傳感器、數(shù)字氣壓傳感芯片，水位傳感器和水溫傳感器輸出模擬量，數(shù)字氣壓傳感芯片輸出數(shù)字量，因此信號(hào)采集單元中還包括A/D轉(zhuǎn)換芯片，A/D轉(zhuǎn)換芯片用于將水位傳感器和水溫傳感器采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。信號(hào)采集單元采集到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)字信號(hào)處理單元中，通過(guò)人機(jī)交互單元能夠與數(shù)字信號(hào)處理單元完成人機(jī)對(duì)話，數(shù)字信號(hào)處理單元將數(shù)據(jù)通過(guò)通訊單元傳輸至后臺(tái)，完成與上位機(jī)的通訊，供電單元分別為本水位計(jì)中的各電子元件供電。
[0019]圖1中，上述各個(gè)模塊通過(guò)各自數(shù)據(jù)總線與數(shù)字信號(hào)處理單元進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。具體地說(shuō)，水位傳感器通過(guò)DC4~20mA采樣接口與A/D轉(zhuǎn)換芯片連接，水溫傳感器通過(guò)DC0~5V采樣接口與A/D轉(zhuǎn)換芯片連接，A/D轉(zhuǎn)換芯片通過(guò)SPI數(shù)字通訊接口與數(shù)字信號(hào)處理單元相連，氣壓傳感器通過(guò)I2C數(shù)字通訊接口與數(shù)字信號(hào)處理單元相連，數(shù)字信號(hào)處理單元通過(guò)I/o接口與人機(jī)交互單元連接、通過(guò)UART接口與通訊單元相連。通訊單元優(yōu)選采用如圖3所示具有3路通訊接口的無(wú)線/有線通訊芯片，其通過(guò)外接MODEM可提供I路長(zhǎng)距無(wú)線傳輸(短信或GPRS組網(wǎng))、1路短距無(wú)線傳輸(ZIGBEE)和I路RS485有線傳輸，有效的滿足了不同地域不同用戶的通訊要求，當(dāng)然，當(dāng)需要節(jié)約成本時(shí)，也可以根據(jù)需要選擇單獨(dú)具備無(wú)線通訊功能或有線通訊功能的通訊芯片。通訊單元將儀器采集的水位、水溫、氣壓上傳至通信網(wǎng)絡(luò)，并能夠接收來(lái)自計(jì)算機(jī)后臺(tái)的控制命令。人機(jī)交互單元包括液晶顯示器和鍵盤(pán)，可以提供人機(jī)交互功能，液晶顯示器可以顯示水位、水溫、氣壓等測(cè)量值，通過(guò)鍵盤(pán)可操作修改設(shè)定值。如圖4所示，供電單元優(yōu)選通過(guò)三路電壓輸出分別與信號(hào)采集單元、數(shù)字信號(hào)處理單元、通訊單元相連，從而為各個(gè)單元提供不同的電壓輸出。
[0020]本水位計(jì)在工作時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理單元能夠?qū)崟r(shí)采集大氣壓力值、水位、水溫?cái)?shù)值，提供水位、水溫值的可靠AD轉(zhuǎn)換，并將這些數(shù)值傳輸至數(shù)字信號(hào)處理單元中，采集到的數(shù)值精確并可直接進(jìn)行處理運(yùn)算。在此基礎(chǔ)上，數(shù)字信號(hào)處理單元可以對(duì)傳感器水位測(cè)值自動(dòng)進(jìn)行氣壓補(bǔ)償和溫度修正，氣壓補(bǔ)償和溫度修正過(guò)程都是現(xiàn)有簡(jiǎn)單算式，但現(xiàn)有技術(shù)中并未進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和運(yùn)算，都是通過(guò)外掛元件采集后再行后臺(tái)運(yùn)算，而本水位計(jì)將氣壓補(bǔ)償和溫度修正的相關(guān)采集元件集成一體化，能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行氣壓和溫度補(bǔ)償，數(shù)值準(zhǔn)確可靠，安全性高。
[0021]本實(shí)用新型方案所公開(kāi)的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開(kāi)的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種能夠進(jìn)行氣壓補(bǔ)償?shù)膲毫κ剿挥?jì)，其特征在于:包括信號(hào)采集單元、人機(jī)交互單元、通訊單元、數(shù)字信號(hào)處理單元、供電單元，所述數(shù)字信號(hào)處理單元分別與信號(hào)采集單元、人機(jī)交互單元、通訊單元連接,所述供電單元分別為傳感器中各元件供電,所述人機(jī)交互單元用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，所述通訊單元用于數(shù)據(jù)通訊；所述信號(hào)采集單元包括水位傳感器、水溫傳感器、數(shù)字氣壓傳感芯片、A/D轉(zhuǎn)換芯片，所述水位傳感器和水溫傳感器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換后傳輸至數(shù)字信號(hào)處理單元中，所述數(shù)字氣壓傳感芯片采集到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)字信號(hào)處理單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠進(jìn)行氣壓補(bǔ)償?shù)膲毫κ剿挥?jì)，其特征在于:所述水位傳感器通過(guò)DC4~20mA采樣接口與A/D轉(zhuǎn)換芯片連接，水溫傳感器通過(guò)DC0~5V采樣接口與A/D轉(zhuǎn)換芯片連接，A/D轉(zhuǎn)換芯片通過(guò)SPI數(shù)字通訊接口與數(shù)字信號(hào)處理單元相連，氣壓傳感器通過(guò)I2C數(shù)字通訊接口與數(shù)字信號(hào)處理單元相連，數(shù)字信號(hào)處理單元通過(guò)I/O接口與人機(jī)交互單元連接、通過(guò)UART接口與通訊單元相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能夠進(jìn)行氣壓補(bǔ)償?shù)膲毫κ剿挥?jì)，其特征在于:所述人機(jī)交互單元包括液晶顯示器和鍵盤(pán)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能夠進(jìn)行氣壓補(bǔ)償?shù)膲毫κ剿挥?jì)，其特征在于:所述供電單元輸出三路電壓分別為信號(hào)采集單元、數(shù)字信號(hào)處理單元、通訊單元供電。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能夠進(jìn)行氣壓補(bǔ)償?shù)膲毫κ剿挥?jì)，其特征在于:所述通訊單元包括無(wú)線通訊接口和有線通訊接口。
【文檔編號(hào)】G01F25-00GK204286550SQ201420670445
【發(fā)明者】徐國(guó)龍, 李聶貴, 李家群, 吳健琨, 陸緯, 王海妹 [申請(qǐng)人]水利部南京水利水文自動(dòng)化研究所