專利名稱：具有自校準(zhǔn)功能的固定式測(cè)斜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)斜儀，尤其涉及一種固定式測(cè)斜儀。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施的不斷建設(shè)發(fā)展，國(guó)家監(jiān)測(cè)部門對(duì)監(jiān)測(cè)手段提出了新的要求，他們希望能夠更為詳細(xì)的了解被監(jiān)測(cè)對(duì)象的實(shí)時(shí)情況，掌握第一手資料，預(yù)測(cè)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，采取措施，盡量避免事故的發(fā)生，最大限度的保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)、人民生命的安全。在這種情況下，監(jiān)測(cè)部門將會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備有巨大的需求，從而形成一個(gè)很大的市場(chǎng)。由于固定式測(cè)斜儀所用的測(cè)斜探頭長(zhǎng)期埋于地下，不能拿出來(lái)在地面上定期標(biāo)定，所以對(duì)安裝在測(cè)斜探頭內(nèi)的測(cè)斜信號(hào)采集電路的漂移進(jìn)行修正校準(zhǔn)就成為固定式測(cè)斜儀的關(guān)鍵性技術(shù)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種具有自校準(zhǔn)功能的固定式測(cè)斜儀。
按照本實(shí)用新型提供的具有自校準(zhǔn)功能的固定式測(cè)斜儀，包括多個(gè)測(cè)斜探頭、一微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、一連接所述探頭和所述微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述測(cè)斜探頭包括一探頭傳感器、一模擬通道零點(diǎn)電壓電路、一基準(zhǔn)源電壓電路、一采集處理電路和一電源電路，所述采集處理電路包括一單片機(jī)、一與所述單片機(jī)相電連接的A/D轉(zhuǎn)換電路和一多路模擬開(kāi)關(guān)電路，所述多路模擬開(kāi)關(guān)電路受所述單片機(jī)控制，其輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換電路相電連接，所述探頭傳感器的測(cè)斜信號(hào)、所述模擬通道零點(diǎn)電壓信號(hào)和所述基準(zhǔn)源電壓信號(hào)分別依次經(jīng)過(guò)跟隨器、濾波電路輸入所述多路模擬開(kāi)關(guān)電路的輸入端，再經(jīng)過(guò)所述A/D轉(zhuǎn)換電路IC2進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，送入所述單片機(jī)IC1進(jìn)行校準(zhǔn)處理，校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)所述數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)送到遠(yuǎn)程微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
按照本實(shí)用新型提供的具有自校準(zhǔn)功能的固定式測(cè)斜儀還具有如下附屬技術(shù)特征所述基準(zhǔn)源電壓電路采用LM399。
所述基準(zhǔn)電壓電路依次經(jīng)過(guò)跟隨器、電壓衰減電路、濾波電路與所述多路模擬開(kāi)關(guān)電路輸入端相電連接。
所述多路模擬開(kāi)關(guān)采用CD4501。
所述A/D轉(zhuǎn)換電路采用ICL7135。
所述單片機(jī)采用W78E52。
所述探頭傳感器采用加速度計(jì)。
按照本實(shí)用新型提供的具有自校準(zhǔn)功能的固定式測(cè)斜儀與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)首先，本實(shí)用新型將檢測(cè)到的三路信號(hào)進(jìn)行處理，通過(guò)單片機(jī)的運(yùn)算處理，對(duì)測(cè)斜信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)，消除溫度和時(shí)間的變化使得測(cè)斜探頭采集電路的零點(diǎn)和放大倍數(shù)發(fā)生漂移，提高檢測(cè)的精度和穩(wěn)定性；其次，基準(zhǔn)源電壓電路采用LM399，可以提供一高精度基準(zhǔn)電壓，進(jìn)一步提高電路的檢測(cè)精度。


圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖。
圖2是本實(shí)用新型的探頭采集處理電路的框圖。
圖3是本實(shí)用新型的探頭采集處理電路的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，按照本實(shí)用新型提供的一種優(yōu)選實(shí)施例，包括多個(gè)測(cè)斜探頭1、一微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3、一連接所述測(cè)斜探頭1和所述微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)2，多個(gè)所述測(cè)斜探頭1組成一個(gè)探頭采集網(wǎng)絡(luò)，采集到的信號(hào)通過(guò)所述數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)路2傳送到遠(yuǎn)程的微機(jī)處理系統(tǒng)3，所述微機(jī)處理系統(tǒng)3將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理比較、超值報(bào)警，以圖形的形式顯示，及時(shí)儲(chǔ)存，與網(wǎng)絡(luò)其他計(jì)算機(jī)共享，讓多個(gè)工作人員在各自的辦公室同時(shí)都能看到被監(jiān)測(cè)對(duì)象的實(shí)際情況。由于本實(shí)用新型主要是針對(duì)所述測(cè)斜探頭1進(jìn)行了改進(jìn)，因此，對(duì)于數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)2和微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3此處不做詳細(xì)描述，其都可以采用現(xiàn)有技術(shù)。下面我們主要針對(duì)所述測(cè)斜探頭1進(jìn)行詳細(xì)的描述。
參見(jiàn)圖2和圖3，按照本實(shí)用新型給出的優(yōu)選實(shí)施例中，所述測(cè)斜探頭1包括一探頭傳感器11、一模擬通道零點(diǎn)電壓電路12、一基準(zhǔn)源電壓電路13、一采集處理電路14和一電源電路，所述探頭傳感器11采用加速度計(jì)，加速度計(jì)的抗振動(dòng)保護(hù)通過(guò)加載保護(hù)電源來(lái)完善。加速度計(jì)在市場(chǎng)上都可以直接購(gòu)買到，因此其具體結(jié)構(gòu)和工作原理此處不再贅述！所述模擬通道零點(diǎn)電壓電路12將其直接接地，實(shí)際上也就是一個(gè)接地端。所述基準(zhǔn)電源電壓電路13采用LM399，其輸出一高精度基準(zhǔn)電壓US，此基準(zhǔn)電壓U的溫度漂移系數(shù)非常小，用它作為基準(zhǔn)可檢查出測(cè)斜探頭采集電路的漂移量，然后程序進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。所述電源電路向各個(gè)電路提供電源。
參見(jiàn)圖2和圖3，按照本實(shí)用新型提供的上述實(shí)施例中，所述采集處理電路14包括一單片機(jī)IC1、一與所述單片機(jī)IC1相電連接的A/D轉(zhuǎn)換電路IC2和一多路模擬開(kāi)關(guān)電路IC3，所述多路模擬開(kāi)關(guān)電路IC3采用CD4501。所述A/D轉(zhuǎn)換電路IC2采用ICL7135。所述單片機(jī)IC1采用W78E52。所述多路模擬開(kāi)關(guān)電路IC3受所述單片機(jī)IC1控制，由所述單片機(jī)IC1控制所述多路模擬開(kāi)關(guān)電路IC3按照預(yù)先設(shè)定選擇不同的信號(hào)進(jìn)行傳輸。所述多路模擬開(kāi)關(guān)電路IC3的輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換電路IC2相電連接，所述探頭傳感器11的測(cè)斜信號(hào)、所述模擬通道零點(diǎn)電壓信號(hào)和所述基準(zhǔn)源電壓信號(hào)分別依次經(jīng)過(guò)跟隨器15、濾波電路16輸入所述多路模擬開(kāi)關(guān)電路IC3的輸入端，再經(jīng)過(guò)所述A/D轉(zhuǎn)換電路IC2進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，送入所述單片機(jī)IC1進(jìn)行校準(zhǔn)處理，校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)所述數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)2送到遠(yuǎn)程微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3。本實(shí)用新型同時(shí)采集三路信號(hào)，三路信號(hào)分別為測(cè)斜傳感器的測(cè)斜信號(hào)UV、模擬通道零點(diǎn)電壓信號(hào)U0、高精度基準(zhǔn)源電壓信號(hào)UJ。
參見(jiàn)圖2和圖3，本實(shí)用新型提供的上述實(shí)施例中，所述基準(zhǔn)電壓電路13依次經(jīng)過(guò)跟隨器15、電壓衰減電路17、濾波電路16與所述多路模擬開(kāi)關(guān)電路IC3相電連接。
下面我們具體討論本實(shí)用新型如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)。
若設(shè)測(cè)斜探頭的測(cè)斜信號(hào)輸出值為UX，則可用下列公式進(jìn)行測(cè)斜信號(hào)采集處理電路14的自校準(zhǔn)工作UX＝(UV-U0)*US/(UJ-U0)(公式1)溫度或時(shí)間的變化，使得測(cè)斜探頭采集處理電路14的零點(diǎn)和放大倍數(shù)發(fā)生了變化。在公式1中，“(UV-U0)”項(xiàng)將測(cè)斜傳感器的測(cè)斜電壓采集信號(hào)的零點(diǎn)電壓減掉?！?UJ-U0)”將高精度電壓基準(zhǔn)源電壓信號(hào)的零點(diǎn)電壓減掉。用“US/(UJ-U0)”計(jì)算出采集電路放大倍數(shù)漂移的變化比值，再用公式1計(jì)算出采集電路輸出的測(cè)斜信號(hào)電壓值UX。此UX值就是經(jīng)過(guò)零點(diǎn)和放大倍數(shù)自動(dòng)校準(zhǔn)補(bǔ)償?shù)臏y(cè)斜信號(hào)采集數(shù)據(jù)。上述校準(zhǔn)的過(guò)程都是通過(guò)所述單片機(jī)IC1內(nèi)部的程序?qū)崿F(xiàn)。
帶有A/D采集電路自校準(zhǔn)功能的固定式測(cè)斜儀比普通的固定式測(cè)斜儀在測(cè)斜信號(hào)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的精度和穩(wěn)定性上有較大的提高。
權(quán)利要求1.具有自校準(zhǔn)功能的固定式測(cè)斜儀，包括多個(gè)測(cè)斜探頭(1)、一微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(3)、一連接所述測(cè)斜探頭(1)和所述微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(3)的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)(2)，其特征在于所述測(cè)斜探頭(1)包括一探頭傳感器(11)、一模擬通道零點(diǎn)電壓電路(12)、一基準(zhǔn)源電壓電路(13)、一采集處理電路(14)和一電源電路，所述采集處理電路(14)包括一單片機(jī)IC1、一與所述單片機(jī)IC1相電連接的A/D轉(zhuǎn)換電路IC2和一多路模擬開(kāi)關(guān)電路IC3，所述多路模擬開(kāi)關(guān)電路IC3受所述單片機(jī)IC1控制，其輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換電路IC2相電連接，所述探頭傳感器(11)的測(cè)斜信號(hào)、所述模擬通道零點(diǎn)電壓信號(hào)和所述基準(zhǔn)源電壓信號(hào)分別依次經(jīng)過(guò)跟隨器(15)、濾波電路(16)輸入所述多路模擬開(kāi)關(guān)電路IC3的輸入端，再經(jīng)過(guò)所述A/D轉(zhuǎn)換電路IC2進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，送入所述單片機(jī)IC1進(jìn)行校準(zhǔn)處理，校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)所述數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)(2)送到遠(yuǎn)程微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的具有自校準(zhǔn)功能的固定式測(cè)斜儀，其特征在于所述基準(zhǔn)源電壓電路(13)采用LM399。
3.如權(quán)利要求1或2所述的具有自校準(zhǔn)功能的固定式測(cè)斜儀，其特征在于所述基準(zhǔn)電壓電路(13)依次經(jīng)過(guò)跟隨器(15)、電壓衰減電路(17)、濾波電路(16)與所述多路模擬開(kāi)關(guān)電路IC3的輸入端相電連接。
4.如權(quán)利要求1所述的具有自校準(zhǔn)功能的固定式測(cè)斜儀，其特征在于所述多路模擬開(kāi)關(guān)電路IC3采用CD4501。
5.如權(quán)利要求1所述的具有自校準(zhǔn)功能的固定式測(cè)斜儀，其特征在于所述A/D轉(zhuǎn)換電路IC2采用ICL7135。
6.如權(quán)利要求1所述的具有自校準(zhǔn)功能的固定式測(cè)斜儀，其特征在于所述單片機(jī)IC1采用W78E52。
7.如權(quán)利要求1所述的具有自校準(zhǔn)功能的固定式測(cè)斜儀，其特征在于所述探頭傳感器(11)采用加速度計(jì)。
專利摘要具有自校準(zhǔn)功能的固定式測(cè)斜儀，包括多個(gè)測(cè)斜探頭、一微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、一數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)，測(cè)斜探頭包括一探頭傳感器、一模擬通道零點(diǎn)電壓電路、一基準(zhǔn)源電壓電路、一采集處理電路和一電源電路，采集處理電路包括一單片機(jī)IC1、一A/D轉(zhuǎn)換電路IC2和一多路模擬開(kāi)關(guān)電路IC3，多路模擬開(kāi)關(guān)電路IC3受所述單片機(jī)IC1控制，其輸出端與所述A/D轉(zhuǎn)換電路IC2相電連接，探頭傳感器的測(cè)斜信號(hào)、模擬通道零點(diǎn)電壓信號(hào)和基準(zhǔn)源電壓信號(hào)分別依次經(jīng)過(guò)跟隨器、濾波電路輸入多路模擬開(kāi)關(guān)電路IC3的輸入端。本實(shí)用新型將檢測(cè)到的三路信號(hào)進(jìn)行處理，通過(guò)單片機(jī)的運(yùn)算處理，對(duì)測(cè)斜信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)，消除溫度和時(shí)間的變化使得測(cè)斜探頭采集電路的零點(diǎn)和放大倍數(shù)發(fā)生漂移，提高檢測(cè)精度。
文檔編號(hào)G01C9/02GK2856931SQ20052014477
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者王書林, 向偉榮, 孫芳, 牟春雷, 朱學(xué)禮, 李守卓, 蘇振芳 申請(qǐng)人:北京航天萬(wàn)新科技有限公司