專利名稱：一種環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及環(huán)境巖土工程領(lǐng)域中的巖土多參數(shù)組合測(cè)試的儀器設(shè)備，特別適 合于環(huán)境巖土工程現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的需要，特別是一種環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭。
背景技術(shù)：
在本實(shí)用新型之前，在巖土工程勘察測(cè)試中所使用的探頭都是模擬式探頭，對(duì)于 靜力觸探測(cè)試、巖土電阻率測(cè)試，地層溫度測(cè)試采取的是獨(dú)立的探頭，使用的測(cè)試方法是單 獨(dú)測(cè)試，分別分析的方法，探頭里面只是簡單的設(shè)置一套應(yīng)變電阻片或一套電極或一個(gè)溫 度傳感器，所有的模擬信號(hào)都要經(jīng)過幾十米，上百米的信號(hào)電纜傳輸?shù)降孛娴牟杉瘍x器，傳 輸電纜一般都有至少12根互相絕緣的導(dǎo)線組成，經(jīng)過采集儀器的轉(zhuǎn)換，變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再 顯示保存。但是在傳輸?shù)倪^程中，模擬信號(hào)經(jīng)常會(huì)受到其他噪音信號(hào)的干擾，信噪比降低， 隨著傳輸距離的增加，有些微弱的模擬信號(hào)甚至淹沒在噪音信號(hào)中，為了拾取有用的模擬 信號(hào)，采集儀器需要采用不同的硬件措施和軟件手段，這樣不但增加了系統(tǒng)成本和功耗，而 且處理不當(dāng)，甚至取得的是錯(cuò)誤的測(cè)試信號(hào)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種便于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、抗干擾特性好的，集 多種測(cè)試方法為一體的環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè) 試探頭，其不同之處在于包括電阻測(cè)量探環(huán)模塊、具有靜力觸探參數(shù)測(cè)試殼體的電阻應(yīng)變 片組模塊、具有單獨(dú)保護(hù)殼體的電路模塊、具有單獨(dú)保護(hù)殼體的溫度傳感器模塊、信號(hào)傳輸 電纜，電阻測(cè)量探環(huán)模塊由2個(gè)或4個(gè)等距離間隔絕緣排列的金屬探環(huán)組成；所述各模塊之 間通過螺紋連接組成一個(gè)完整的探頭；所述電路模塊包括電源電路、中央處理控制器、信號(hào) 采集電路、數(shù)字信號(hào)傳輸電路，所述的信號(hào)采集電路、數(shù)字信號(hào)傳輸電路分別和中央處理控 制器連接，所述的信號(hào)采集電路包括信號(hào)采集接口，所述數(shù)字信號(hào)傳輸電路設(shè)置有信號(hào)傳 輸接口和連接中央處理控制器的通訊端口，所述信號(hào)采集電路包括靜力觸探采集電路、電 阻率信號(hào)激勵(lì)和采集電路、溫度采集電路，所述信號(hào)調(diào)理電路將已經(jīng)采集的信號(hào)進(jìn)行放大、 濾波、阻抗變換，所述數(shù)字信號(hào)傳輸電路將已經(jīng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)信號(hào)傳輸?shù)降孛鎯x器信號(hào) 接收端。按以上方案，所述傳感器保護(hù)殼體為非磁性金屬材質(zhì)保護(hù)殼體。按以上方案，所述通訊端口是RS485通訊端口。按以上方案，所述信號(hào)傳輸電纜為四芯互相絕緣的導(dǎo)線組成的電纜，分別為一根 電源線，一根地線，一對(duì)RS485信號(hào)線。按以上方案，所述中央處理控制器為單片機(jī)，單片機(jī)包括M位AD、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。按以上方案，所述單片機(jī)為MSC1210。按以上方案，所述數(shù)字信號(hào)傳輸電路包括MAX3483，單片機(jī)的串口線RX連接
3MAX3483的第一腳R0，單片機(jī)的串口線TX連接MAX!3483的第四腳DI。按以上方案，所述信號(hào)調(diào)理電路采用運(yùn)放AD620、可調(diào)增益運(yùn)放PGA103、運(yùn)放 LM358。按以上方案，所述信號(hào)調(diào)理電路還包含可根據(jù)測(cè)試信號(hào)大小范圍自動(dòng)調(diào)整信號(hào)放 大倍數(shù)的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)模塊。本實(shí)用新型工作原理按照現(xiàn)場(chǎng)需要，經(jīng)過組合的探頭可以同時(shí)測(cè)量靜力觸探數(shù) 據(jù)、電阻率數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)。這些采集的巖土工程數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路處理后進(jìn)入單 片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，暫時(shí)保存在單片機(jī)的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，然后單片機(jī)將 數(shù)字信號(hào)通過MAX3483，傳輸?shù)降孛鎭斫邮?；同時(shí)，根據(jù)需要，也可以組合成其他不同功能 的測(cè)試探頭，比如靜力觸探和溫度組合探頭。對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益優(yōu)點(diǎn)為可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，任意組合成不同功 能的探頭，在深部探頭位置處模擬信號(hào)就已經(jīng)轉(zhuǎn)化為了數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)的最大優(yōu)點(diǎn)就 是抗干擾能力強(qiáng)，長距離傳輸不失真。本實(shí)用新型便于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、抗干擾特性好、信噪比高、 靈敏度度高、測(cè)試深度大。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的一種環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的電路模塊的電路連接示意圖；圖3為本實(shí)用新型的數(shù)字信號(hào)傳輸電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的信號(hào)調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。圖1為本實(shí)用新型的一種環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本 實(shí)用新型的電路模塊的電路連接示意圖；如圖1所示，一種環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭， 包括電阻測(cè)量探環(huán)模塊2、具有靜力觸探參數(shù)測(cè)試殼體的電阻應(yīng)變片組模塊1、具有單獨(dú)保 護(hù)殼體的電路模塊4、具有單獨(dú)保護(hù)殼體的溫度傳感器模塊3、信號(hào)傳輸電纜6，電阻測(cè)量探 環(huán)模塊2由2個(gè)或4個(gè)等距離間隔絕緣排列的金屬探環(huán)組成；所述各模塊的外殼之間通過 螺紋5連接組成一個(gè)完整的探頭；電路模塊4包括電源電路、中央處理控制器、信號(hào)采集電 路、數(shù)字信號(hào)傳輸電路，所述的信號(hào)采集電路、數(shù)字信號(hào)傳輸電路分別和中央處理控制器連 接，所述的信號(hào)采集電路包括信號(hào)采集接口，所述數(shù)字信號(hào)傳輸電路設(shè)置有信號(hào)傳輸接口 和連接中央處理控制器的通訊端口，所述信號(hào)采集電路包括靜力觸探采集電路、電阻率信 號(hào)激勵(lì)和采集電路、溫度采集電路，所述信號(hào)調(diào)理電路將已經(jīng)采集的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、 阻抗變換，所述數(shù)字信號(hào)傳輸電路將已經(jīng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)信號(hào)傳輸?shù)降孛鎯x器信號(hào)接收 端。具體的，電阻測(cè)量探環(huán)模塊2由電阻率測(cè)量探環(huán)2-1、殼體2-2構(gòu)成，電阻率測(cè)量探 環(huán)2-1的兩端與殼體2是通過絕緣材料結(jié)合，4個(gè)電阻率測(cè)量探環(huán)之間以及電阻率測(cè)量探環(huán) 和殼體2之間均是絕緣的，每個(gè)測(cè)量探環(huán)有絕緣導(dǎo)線連接到殼體2-2內(nèi)部。具體的，所述溫度傳感器模塊3的保護(hù)殼體為非磁性金屬材質(zhì)保護(hù)殼體。
4[0023]具體的，所述通訊端口是RS485通訊端口。具體的，信號(hào)傳輸電纜6為四芯互相絕緣的導(dǎo)線組成的電纜，分別為一根電源線， 一根地線，一對(duì)RS485信號(hào)線。具體的，所述信號(hào)調(diào)理電路還包含自動(dòng)增益調(diào)節(jié)模塊，可以根據(jù)測(cè)試信號(hào)大小范 圍自動(dòng)調(diào)整信號(hào)放大倍數(shù)。具體的，電源電路使用直流供電，可以是36伏到5伏之間的任意直流電電源。具體的，所述中央處理控制器為單片機(jī)，單片機(jī)包括M位AD、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，經(jīng)過信 號(hào)調(diào)理后的模擬信號(hào)經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，保存在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，當(dāng)接受到儀器 發(fā)出的數(shù)據(jù)發(fā)送命令后，將通過數(shù)字信號(hào)傳輸電路傳輸?shù)降孛娼邮軆x器內(nèi)，所述單片機(jī)可 采用 MSC1210。圖3為本實(shí)用新型的數(shù)字信號(hào)傳輸電路的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖3所示，具體的，所述 數(shù)字信號(hào)傳輸電路包括MAX3483，單片機(jī)的串口線RX連接MAX3483的第一腳R0，單片機(jī)的 串口線TX連接MAX;3483的第四腳DI。圖4為本實(shí)用新型的信號(hào)調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖4所示，具體的，所述信號(hào) 調(diào)理電路可采用運(yùn)放AD620、可調(diào)增益運(yùn)放PGA103、運(yùn)放LM358，采集的信號(hào)分別連接AD620 的2腳和3腳，AD620的輸出腳連接PGA103的第4腳，單片機(jī)的Pl. 1信號(hào)和Pl. 2信號(hào)分 別連接PGA103的增益控制腳AO和Al。采集的信號(hào)經(jīng)過PGA103和R4連接，再和LM358的 第3腳連接。以上雖然結(jié)合附圖描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在所附 權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改。
權(quán)利要求1.一種環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭，其特征在于包括電阻測(cè)量探環(huán)模塊、具有靜 力觸探參數(shù)測(cè)試殼體的電阻應(yīng)變片組模塊、具有單獨(dú)保護(hù)殼體的電路模塊、具有單獨(dú)保護(hù) 殼體的溫度傳感器模塊、信號(hào)傳輸電纜，電阻測(cè)量探環(huán)模塊由2個(gè)或4個(gè)等距離間隔絕緣排 列的金屬探環(huán)組成；所述各模塊之間通過螺紋連接組成一個(gè)完整的探頭；所述電路模塊包 括電源電路、中央處理控制器、信號(hào)采集電路、數(shù)字信號(hào)傳輸電路，所述的信號(hào)采集電路、數(shù) 字信號(hào)傳輸電路分別和中央處理控制器連接，所述的信號(hào)采集電路包括信號(hào)采集接口，所 述數(shù)字信號(hào)傳輸電路設(shè)置有信號(hào)傳輸接口和連接中央處理控制器的通訊端口，所述信號(hào)采 集電路包括靜力觸探采集電路、電阻率信號(hào)激勵(lì)和采集電路、溫度采集電路，所述信號(hào)調(diào)理 電路將已經(jīng)采集的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、阻抗變換，所述數(shù)字信號(hào)傳輸電路將已經(jīng)轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號(hào)信號(hào)傳輸?shù)降孛鎯x器信號(hào)接收端。
2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭，其特征在于所述傳感器保護(hù) 殼體為非磁性金屬材質(zhì)保護(hù)殼體。
3.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭，其特征在于所述通訊端口是 RS485通訊端口。
4.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭，其特征在于所述信號(hào)傳輸電 纜為四芯互相絕緣的導(dǎo)線組成的電纜，分別為一根電源線，一根地線，一對(duì)RS485信號(hào)線。
5.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭，其特征在于所述中央處理控 制器為單片機(jī)，單片機(jī)包括M位AD、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
6.如權(quán)利要求5所述的環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭，其特征在于所述單片機(jī)為 MSC1210。
7.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭，其特征在于所述數(shù)字信號(hào)傳 輸電路包括MAX3483，單片機(jī)的串口線RX連接MAX3483的第一腳R0，單片機(jī)的串口線TX連 接MAX3483的第四腳DI。
8.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭，其特征在于所述信號(hào)調(diào)理電 路采用運(yùn)放AD620、可調(diào)增益運(yùn)放PGA103、運(yùn)放LM358。
9.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭，其特征在于所述信號(hào)調(diào)理電 路還包含可根據(jù)測(cè)試信號(hào)大小范圍自動(dòng)調(diào)整信號(hào)放大倍數(shù)的自動(dòng)增益調(diào)節(jié)模塊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及環(huán)境巖土工程領(lǐng)域中的環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試的儀器設(shè)備，尤其是一種環(huán)境巖土多參數(shù)組合測(cè)試探頭，其不同之處在于包括電阻測(cè)量探環(huán)模塊、具有靜力觸探參數(shù)測(cè)試殼體的電阻應(yīng)變片組模塊、具有單獨(dú)保護(hù)殼體的電路模塊、具有單獨(dú)保護(hù)殼體的溫度傳感器模塊、信號(hào)傳輸電纜，電阻測(cè)量探環(huán)模塊由2個(gè)或4個(gè)等距離間隔絕緣排列的金屬探環(huán)組成；所述各模塊之間通過螺紋連接組成一個(gè)完整的探頭；該探頭的幾個(gè)模塊可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要分別單獨(dú)使用，也可以組合在一起使用。
文檔編號(hào)E02D1/00GK201865093SQ20102063292
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者張衛(wèi)東, 張燕 申請(qǐng)人:武漢迅騰精密儀器儀表技術(shù)有限公司