專利名稱：微型旋漿流速儀檢定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種距離測(cè)量與頻率測(cè)量的裝置，特別涉及一種 河工模型中對(duì)微型旋漿流速儀的檢定裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL/T150-95《直線明槽中轉(zhuǎn)子式流 速儀的檢定方法》，檢定車在橫斷面均勻一致的直線明槽中以穩(wěn)定速 度牽引流速儀運(yùn)動(dòng)時(shí)，用某種儀器測(cè)得檢定車的運(yùn)行速度v和流速儀 的轉(zhuǎn)速n。檢定次數(shù)為22次時(shí)，得到22對(duì)速度v和轉(zhuǎn)速n數(shù)據(jù)。將 這些數(shù)據(jù)用最小二乘法擬合成直線方程v=Kn+C
V——一流速，單位m/s;
K水力螺距，單位m;
n—轉(zhuǎn)子每秒轉(zhuǎn)數(shù)，單位r/s;
C儀器常數(shù)，單位m/s o
在現(xiàn)有的檢測(cè)裝置中在測(cè)量方面主要存在以下不足測(cè)量精確度 不高，抗干擾能力不強(qiáng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜使用不便。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的，實(shí)用性強(qiáng)
的微型旋漿流速儀的檢定裝置。
為了達(dá)到所述目的，本實(shí)用新型提供的微型旋漿流速儀檢定裝
置，其由手動(dòng)控制電路、距離測(cè)量模塊、葉輪旋轉(zhuǎn)測(cè)量模塊和單片機(jī)、
顯示器組成；其距離測(cè)量模塊由盤式游標(biāo)、光電轉(zhuǎn)換電路和濾波電路
組成；葉輪旋轉(zhuǎn)測(cè)量模塊由整形去耦電路和計(jì)數(shù)電路組成；其所述的
手動(dòng)控制電路連接單片機(jī)，距離測(cè)量模塊中盤式游標(biāo)、光電轉(zhuǎn)換電路
和濾波電路依次連接，濾波電路與單片機(jī)連接，葉輪旋轉(zhuǎn)測(cè)量模塊中
整形去耦電路通過計(jì)數(shù)電路與單片機(jī)連接，上述的單片機(jī)與顯示器連接。
上述的盤式游標(biāo)安置在檢定小車的主動(dòng)^軸上，其輪緣分度為 10mm，每一格的起始處留出lmm的間隙鑿空；整個(gè)圓盤輪緣上連續(xù) 十一個(gè)空隙及其間隔構(gòu)成一個(gè)游標(biāo)，空隙即為游標(biāo)刻度。安裝在圓盤 兩側(cè)的兩個(gè)相對(duì)的弧形底座上各自鑿出IO個(gè)間隔為llmm，直徑為 2mm的圓孔，分別用來安放紅外發(fā)射管和紅外接收管。這十個(gè)圓孔 及其間隔構(gòu)成游標(biāo)裝置的主尺，圓孔即為主尺刻度。游標(biāo)主尺上每一 格與游標(biāo)上一格之差為游標(biāo)的精度值或游標(biāo)的最小分度值，所以盤式 游標(biāo)測(cè)量裝置的精度為lmm，可以滿足以cm/s標(biāo)稱的流場速度單位 的精度要求。
其所述的葉輪旋轉(zhuǎn)測(cè)量模塊中的整形去耦電路連接一放大器， 將所得到的脈沖信號(hào)進(jìn)行放大。
本實(shí)用新型提供的裝置符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求、實(shí)用性強(qiáng)，且具有檢 定車行駛距離和微型旋漿流速儀葉輪測(cè)量精確的特點(diǎn)，流速儀葉輪測(cè) 量通過盤式游標(biāo)能夠精確的記錄所測(cè)的數(shù)據(jù)并能夠及時(shí)通過單片機(jī) 和顯示器記錄所測(cè)量到的數(shù)據(jù)和顯示，同時(shí)裝置所得到信號(hào)通過放大器進(jìn)行放大和整形去耦電路進(jìn)行整形，即可達(dá)到防信號(hào)衰弱和抗干擾 能力強(qiáng)，使用方便的優(yōu)點(diǎn)；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)。


以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
圖l為本實(shí)用新型的原理圖。圖2為盤式游標(biāo)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型中的LCD模塊的顯示圖。圖4為本實(shí)用新型的電路圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。根據(jù)圖1可知本實(shí)用新型所提供的一種微型旋漿流速儀檢定裝 置，其主要由手動(dòng)控制模塊、距離測(cè)量模塊l、葉輪旋轉(zhuǎn)測(cè)量模塊2 和單片機(jī)、顯示器組成；其距離測(cè)量模塊由盤式游標(biāo)、光電轉(zhuǎn)換電路 和濾波電路組成；葉輪旋轉(zhuǎn)測(cè)量模塊由整形去耦電路和計(jì)數(shù)電路組 成；其所述的手動(dòng)控制電路連接單片機(jī)，距離測(cè)量模塊中盤式游標(biāo)、 光電轉(zhuǎn)換電路和濾波電路依次連接，濾波電路與單片機(jī)連接，葉輪旋 轉(zhuǎn)測(cè)量模塊中整形去耦電路通過計(jì)數(shù)電路與單片機(jī)連接，該單片機(jī)與 顯示器連接。本實(shí)用新型中的盤式游標(biāo)裝置安置在檢定小車的主動(dòng)輪軸上，結(jié) 構(gòu)如圖2所示，其輪緣分度為10mm,每一格的起始處留出lmm的 間隙鑿空，作為圓盤1一側(cè)安裝的紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外線通道。整
個(gè)圓盤輪緣上連續(xù)十一個(gè)空隙及其間隔構(gòu)成一個(gè)游標(biāo)，空隙即為游標(biāo)
刻度。安裝在圓盤兩側(cè)的兩個(gè)相對(duì)的弧形底座2上各自鑿出10個(gè)間 隔llmm，直徑為2mm的圓孔，分別用來安放紅外發(fā)射管和紅外接 收管。這十個(gè)圓孔及其間隔構(gòu)成游標(biāo)裝置的主尺，圓孔即為主尺刻度。 游標(biāo)主尺上每一格與游標(biāo)上一格之差為游標(biāo)的精度值或游標(biāo)的最小 分度值，所以盤式游標(biāo)測(cè)量裝置的精度為lmm，可以滿足以cm/s標(biāo) 稱的流場速度單位的精度要求。
葉輪旋轉(zhuǎn)測(cè)量模塊中的整形去耦電路中的光電耦合器外接流速 儀放大器，這樣即可將接收到的流速儀葉輪旋轉(zhuǎn)信號(hào)通過流速儀放大 器進(jìn)行放大后，形成幅值為IOV的低頻脈沖信號(hào)，該信號(hào)再通過光 電耦合器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行整形，同時(shí)也切斷系統(tǒng)外電氣干擾的通道， 這樣就很好的避免了外界的干擾，從而提高了整個(gè)裝置的抗干擾能 力，經(jīng)過整形后的脈沖再輸入到流速儀脈沖計(jì)數(shù)電路，對(duì)此脈沖信號(hào) 在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)。由于一臺(tái)流速儀放大器外接六只流速儀，而 單片機(jī)MCU自帶計(jì)數(shù)器有限，因此擴(kuò)展兩片8253計(jì)數(shù)器,每片8253 可以測(cè)三只流速儀，連接關(guān)系如圖4所示，圖中給出兩片擴(kuò)展的計(jì)數(shù) 器8253，兩片計(jì)數(shù)器通過引腳CS連接74ALS138譯碼器U6，每片 分別連接三個(gè)高速光電耦合器6N137，同時(shí)三個(gè)端口分別通過三個(gè)三 極管PNP連接74ALS138譯碼器U7。這樣即可完成對(duì)所有的流速儀 的計(jì)數(shù)。
裝置中的率定器以流速儀放大器的輸出為輸入，則該流速儀率定 器也必須設(shè)計(jì)成六通道。同時(shí)，在小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)率定器的控制電路 受外界操作人員的控制，根據(jù)其發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行定時(shí)和各種參數(shù)的測(cè) 量；率定器的顯示電路將顯示小車行駛距離、流速儀葉輪的旋轉(zhuǎn)次數(shù)、 率定時(shí)間以及計(jì)算出的速度等物理參數(shù)，該電路中的顯示器件選用像
素點(diǎn)為240x128的液晶模塊，該模塊內(nèi)含32K字節(jié)的顯示RAM，有 文本和圖形兩種顯示方式供選擇，對(duì)其操作要獨(dú)立編寫驅(qū)動(dòng)程序。根 據(jù)圖3，其給出了LCD240Y128模塊接口的電路，其上所給出的 LCD240Y128模塊通過引腳DB1-DB7連接8255A-5控制器U3,同時(shí) 連接PNP三極管Q41和74ALS138譯碼器U6。當(dāng)裝置在啟動(dòng)MCU 進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)后，LCD模塊將在MCU的控制下實(shí)時(shí)顯示小車行駛距 離、流速儀葉輪的旋轉(zhuǎn)次數(shù)、率定時(shí)間以及計(jì)算出的速度等物理參數(shù)， 如圖3所示。
該儀器的是單片機(jī)(MCU)采用ARM單片機(jī)(MCU)，其可實(shí) 現(xiàn)儀器的智能式控制。該儀器在檢定微型旋漿流速儀時(shí)，在檢定車處 于勻速行駛狀態(tài)時(shí)操作人員按下控制按鈕，此時(shí)MCU監(jiān)測(cè)到此信號(hào) 后進(jìn)入微秒級(jí)計(jì)時(shí)工況，同時(shí)對(duì)流速儀的葉輪旋轉(zhuǎn)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，對(duì) 小車的行駛距離進(jìn)行測(cè)量；MCU控制葉輪旋轉(zhuǎn)測(cè)量模塊進(jìn)行葉輪旋 轉(zhuǎn)次數(shù)計(jì)數(shù)，其將流速儀葉輪旋轉(zhuǎn)信號(hào)接入流速儀放大器后輸出幅值 為IOV的低頻脈沖信號(hào)，該信號(hào)再通過光電耦合器對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行 整形，同時(shí)也切斷系統(tǒng)外電氣干擾的通道，這樣就很好的避免了外界 的干擾，從而提高了整個(gè)裝置的抗干擾能力，經(jīng)過整形后的脈沖再輸 入到流速儀脈沖計(jì)數(shù)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)此脈沖信號(hào)在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行計(jì) 數(shù)。對(duì)小車的行駛距離進(jìn)行測(cè)量由MCU控制距離測(cè)量模塊實(shí)現(xiàn)，其 首先通過該模塊中的盤式游標(biāo)中紅外測(cè)距裝置進(jìn)行cm/s級(jí)的標(biāo)稱流 場速度測(cè)量，再將所測(cè)得的數(shù)據(jù)通過光電轉(zhuǎn)換電路光電轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn) 換成電信號(hào)，該電信號(hào)再進(jìn)入到濾波電路濾去輸出電壓中的紋波，其 輸出輸入到MCU進(jìn)行處理；MCU將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算得 到檢定時(shí)間、流速儀葉輪旋轉(zhuǎn)次數(shù)和小車行駛距離，同時(shí)實(shí)時(shí)顯示在 液晶模塊LCD上；待操作人員將控制按鈕復(fù)位后，LCD將定格顯示本次檢定的小車速度(流場速度，m/s)與葉輪旋轉(zhuǎn)速率(轉(zhuǎn)子每秒 轉(zhuǎn)數(shù)，r/s)。執(zhí)行完《直線明槽中轉(zhuǎn)子式流速儀的檢定方法》推薦的檢定次 數(shù)后，得到22對(duì)速度v和轉(zhuǎn)速n數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)用最小二乘法擬 合成直線方程v-Kn+C，即完成對(duì)微型旋漿流速儀的檢定。通過本裝置得到的結(jié)果實(shí)現(xiàn)在測(cè)量IO米的直線距離時(shí)，本裝置 優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)巻尺；在測(cè)量1000赫茲以下的頻率脈沖時(shí)，其與函數(shù)發(fā)生 器等同。以上是本實(shí)用新型的實(shí)施方式之一，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人 員，不花費(fèi)創(chuàng)造性的勞動(dòng)，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上可以做多種變化， 同樣能夠?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型的目的。但是，這種變化顯然應(yīng)該在本實(shí)用 新型的權(quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、微型旋漿流速儀檢定裝置，其由手動(dòng)控制電路、距離測(cè)量模塊、葉輪旋轉(zhuǎn)測(cè)量模塊和單片機(jī)、顯示器組成；所述的距離測(cè)量模塊由盤式游標(biāo)、光電轉(zhuǎn)換電路和濾波電路組成；葉輪旋轉(zhuǎn)測(cè)量模塊由整形去耦電路和計(jì)數(shù)電路組成；其特征在于，所述的手動(dòng)控制電路連接單片機(jī)，距離測(cè)量模塊中盤式游標(biāo)裝置、光電轉(zhuǎn)換電路和濾波電路依次連接，濾波電路與單片機(jī)連接，葉輪旋轉(zhuǎn)測(cè)量模塊中整形去耦電路通過計(jì)數(shù)電路與單片機(jī)連接，上述的單片機(jī)與顯示器連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型旋漿流速儀檢定裝置，其特征在 于，所述的盤式游標(biāo)安置在檢定小車的主動(dòng)輪軸上，其輪緣分度為 10mm，每一格的起始處留出lmm的間隙鑿空；整個(gè)圓盤輪緣上連續(xù) 十一個(gè)空隙及其間隔構(gòu)成一個(gè)游標(biāo)，空隙即為游標(biāo)刻度；安裝在圓盤 兩側(cè)的兩個(gè)相對(duì)的弧形底座上各自鑿出IO個(gè)間隔為llmm，直徑為 2mm的圓孔，分別用來安放紅外發(fā)射管和紅外接收管。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型旋漿流速儀檢定裝置，其特征在 于，所述的葉輪旋轉(zhuǎn)測(cè)量模塊中的整形去耦電路連接一放大器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型旋漿流速儀檢定裝置，其特征在 于，所述的計(jì)數(shù)電路中擴(kuò)展兩片計(jì)數(shù)器，兩片計(jì)數(shù)器分別通過引腳連 接一譯碼器，每片計(jì)數(shù)器分別連接三個(gè)高速光電耦合器，同時(shí)計(jì)數(shù)器分別通過三個(gè)三極管連接另一譯碼器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型旋漿流速儀檢定裝置，其特征在 于，所述的顯示器，該顯示器接口電路中的顯示模塊連接控制器，同 時(shí)連接三極管和譯碼器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了微型旋漿流速儀檢定裝置，其由手動(dòng)控制電路、距離測(cè)量、葉輪旋轉(zhuǎn)測(cè)量模塊和單片機(jī)、顯示器組成；其距離測(cè)量模塊由盤式游標(biāo)、光電轉(zhuǎn)換電路和濾波電路組成；葉輪旋轉(zhuǎn)測(cè)量模塊由整形去耦電路和計(jì)數(shù)電路組成；其所述的手動(dòng)控制電路連接單片機(jī)，距離測(cè)量模塊中盤式游標(biāo)、光電轉(zhuǎn)換電路和濾波電路依次連接，濾波電路與單片機(jī)連接，葉輪旋轉(zhuǎn)測(cè)量模塊中整形去耦電路通過計(jì)數(shù)電路與單片機(jī)連接，上述的單片機(jī)與顯示器連接。本實(shí)用新型具有檢定車行駛距離和微型旋漿流速儀葉輪測(cè)量精確的特點(diǎn)，能夠及時(shí)顯示和記錄所測(cè)量到的數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01P21/02GK201177636SQ200820055419
公開日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
發(fā)明者張宏偉 申請(qǐng)人:上海河口海岸科學(xué)研究中心