專利名稱：新型凍結(jié)鑿井?dāng)?shù)據(jù)采集儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本儀器是一種新型的溫度數(shù)據(jù)采集儀，主要用于凍結(jié)鑿井技術(shù)中的溫度場監(jiān)測，也適用于工程或過程控制中的多點(diǎn)溫度測量。
凍結(jié)鑿井是采礦業(yè)中一種新的礦井開鑿技術(shù)，在土層厚、土質(zhì)松軟的地區(qū)開鑿礦井時(shí)采用特殊的人工凍結(jié)法，對(duì)欲鑿井四周用大功率致冷機(jī)致冷，待地層局部凍結(jié)后再施工，因此溫度場的監(jiān)測對(duì)施工質(zhì)量的影響至關(guān)重要。
目前國內(nèi)凍結(jié)鑿井中所用的溫度觀測手段仍很落后。例如煤炭部特殊鑿井公司在淮北、淮南煤炭基地建設(shè)中仍用人工測溫，即以同步換向開關(guān)作多路測點(diǎn)的切換裝置，用數(shù)字電壓表測出溫度探頭的電壓值，再用人工來換算成溫度值，顯然這種方法操作繁雜，精度差，遠(yuǎn)不能滿足凍結(jié)鑿井施工中對(duì)溫度場監(jiān)測之要求。
本儀器針對(duì)已有技術(shù)的上述缺陷，采用先進(jìn)的弱信號(hào)檢測與微電腦技術(shù)為凍結(jié)鑿井工程中的溫度測量提供了一種能自動(dòng)切換測量點(diǎn)，快速直讀被測點(diǎn)溫度，且測溫精度高，可方便地將測量結(jié)果存儲(chǔ)、打印、記錄的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以滿足凍結(jié)井壁溫度自動(dòng)測量之需要。


圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。它由熱電偶、濕簧開關(guān)板、前置放大器、A／D變換器、單板機(jī)、微型打印機(jī)、數(shù)字磁帶機(jī)等組成，采用S－100總線模板結(jié)構(gòu)。
圖2是傳感系統(tǒng)的電原理圖。熱電偶并聯(lián)15個(gè)為一組接于同一塊濕簧開關(guān)板上。運(yùn)放Ic1、Ic2、Ic3組成一個(gè)測量放大器，Ic4、Ic5、Ic6組成下一級(jí)測量放大器。
圖3是數(shù)據(jù)采集儀的主程序框圖，用匯編語言編寫程序。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的各單元均受CPU單元(單板機(jī))的操縱，在程序控制下各自完成一定的功能。測量時(shí)只須從首地址起動(dòng)程序，儀器便自動(dòng)進(jìn)行測量。被測溫度由熱電偶轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，每度為40微伏，在程序控制下濕簧開關(guān)板逐塊逐路依次選通把電信號(hào)送達(dá)低溫度漂移低噪聲的前置放大器，使信號(hào)增強(qiáng)，放大了的信號(hào)由模數(shù)變換器變?yōu)?2位偏移碼的數(shù)字量，然后送至CPU板。單板機(jī)處理過程中先后完成求平均值、定點(diǎn)數(shù)加、減運(yùn)算，數(shù)制變換，浮點(diǎn)乘、除運(yùn)算，浮點(diǎn)數(shù)變?yōu)槎c(diǎn)數(shù)，此定點(diǎn)數(shù)即是測得的溫度值。所測溫度可立即逐通道顯示并打印出來，又可以存入盒式磁帶內(nèi)。為了保證測量準(zhǔn)確度并適應(yīng)環(huán)境狀況的改變，給儀器設(shè)置了四組可調(diào)參量，即整體零校正和倍率校正、逐通道零校正及倍率校正。正常情況下四組值由程序自動(dòng)寫入，當(dāng)需要修改時(shí)可隨時(shí)寫入改正值。
本儀器的主要技術(shù)性能是(1)通道數(shù)75(可擴(kuò)充至256)，(2)量程0－±5V(相應(yīng)溫度0－±40℃，改變刻度系統(tǒng)即可改變溫度范圍)，(3)分辨率＜5μV(相應(yīng)溫度0.1℃)，(4)測溫準(zhǔn)確度±0.3℃(可提高)，(5)測量時(shí)間(采樣、平均及處理)1分鐘，(6)功耗50瓦。
該數(shù)據(jù)采集儀具有進(jìn)一步開發(fā)的潛力，除多點(diǎn)溫度測量外改變相應(yīng)的傳感器和數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)電路也可用于其他物理量如濕度、壓力、位移等的測量及過程控制場所。
權(quán)利要求1.一種新型溫度數(shù)據(jù)采集儀，其特征在于該儀器是由熱電偶、濕簧開關(guān)板、前置放大器、A/D變換器、單板機(jī)、微型打印機(jī)、數(shù)字磁帶機(jī)等構(gòu)成的儀器。
2.如權(quán)利要求1所說的溫度數(shù)據(jù)采集儀，其特征在于熱電偶做溫度變送器，經(jīng)前置放大、A／D變換然后進(jìn)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與處理的儀器。
3.如權(quán)利要求2所說的溫度數(shù)據(jù)采集儀，其特征在于熱電偶變換的電信號(hào)是在程序控制下自動(dòng)逐路經(jīng)濕簧開關(guān)板切換到測量電路中去的，其通道數(shù)可達(dá)256路的儀器。
4.如權(quán)利3所說的溫度數(shù)據(jù)采集儀，其特征在于經(jīng)計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)能自動(dòng)顯示被測點(diǎn)和被測溫度，且能打印記錄的儀器。
5.如權(quán)利要求1、2、3、4所說的溫度數(shù)據(jù)采集儀、其特征在于只要改變相應(yīng)的傳感器也可用于濕度、壓力、位移物理量的檢測的儀器。
專利摘要本實(shí)用新型是一種用于鑿井技術(shù)中的溫度測量儀器，也適應(yīng)于工程或過程控制中的溫度場監(jiān)測。本實(shí)用新型采用微處理機(jī)技術(shù)由熱電偶做溫度變送器，濕簧開關(guān)扳做選通開關(guān)，經(jīng)前置放大，A/D變換，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與處理，能直接顯示、打印、記錄被測溫度的示值，具有測量精度高，速度快，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。該數(shù)據(jù)采集儀只要改變相應(yīng)的傳感器和數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化電路也可完成對(duì)濕度、壓力、位移等物理量的監(jiān)測與控制。
文檔編號(hào)E21D1/00GK2054485SQ8920744
公開日1990年3月14日 申請(qǐng)日期1989年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月15日
發(fā)明者李廣灃, 高敏 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院蘭州冰川凍土研究所