專利名稱：水文信號無線傳輸轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于水文測量裝置。
現(xiàn)有的水文測量方法是將流速儀安裝在配重鉛魚上，用鋼絲繩懸吊放入施測水域中，在不同測點采集單位時間內(nèi)流速儀轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的信號。該信號一般是通過導(dǎo)線傳輸?shù)剿嫔系慕邮諆x器中。在遇有大洪水，高流速及大量漂浮物等沖擊時，導(dǎo)線常常被拉斷，造成漏測事故。我國授予的86208826專利公開了一種水文纜道測量信號無線傳輸裝置，該裝置以懸吊流速儀的鋼絲繩為天線，將入水、觸底及流速儀信號經(jīng)雙音頻調(diào)制發(fā)射，通過岸上的普通收音機接收，雖然實現(xiàn)了水文信號的無線傳輸，但該信號抗干擾能力較差，與智能儀器匹配困難，信號輸入與河底開關(guān)聯(lián)接線常有滲水現(xiàn)象造成儀器失靈；該裝置的耗電也較大，電池用二十幾次就需更換；另外由于該裝置采用磁鋼——干簧管開關(guān)，每次測量都得擰上擰下，給操作帶來不便。
本實用新型的目的是提供一種操作簡單、密封可靠、工作穩(wěn)定以及可與智能儀器方便接口的無線傳輸轉(zhuǎn)換器。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的該實用新型包括金屬制成的底座、密封圈、外罩、固定安裝在底座上帶有電子元件的線路板和入水傳感器。外罩通過螺紋與底座聯(lián)接，防水密封圈裝在兩者之間。入水傳感器安裝在底座上，入水傳感器與底座之間用隔水、絕緣材料隔離，并在其結(jié)合部位做防水密封處理。線路板的三個輸入端分別與入水傳感器，河底開關(guān)、流速儀相接，其輸出端與懸吊鋼絲繩相接。電路部分由輸入門電路、晶振與分頻電路、輸出整形與放大電路及電源構(gòu)成。其輸入門電路中的三個控制門U1B、U1C、U1D的輸出端分別與輸出整形與放大電路中的二極管D4、D5、D6的負(fù)極相接，輸入門電路中的三個二極管D1、D2、D3的負(fù)極并聯(lián)后接在晶振與分頻電路中的控制門U1A的一輸入端，晶振與分頻電路中的集成分頻器U2的第12、14、15接線腳分別與輸入門電路中的三個控制門U1B、U1C、U1D的一輸入端相接，晶振與分頻電路中的控制門U1A的輸出端與集成分頻器U2的第9接線腳分別與輸出整形與放大電路中的與非門U3A的二輸入端相接。電源采用四節(jié)串聯(lián)的5號電池供電，其電源正極與底座相連。電路中不設(shè)電源開關(guān)，工作狀態(tài)由輸入門電路控制，平時電路處于休止?fàn)顟B(tài)，工作時由輸入信號打開門電路進(jìn)入工作狀態(tài)。為確保工作頻率穩(wěn)定，采用晶振作振蕩電路。輸出信號為三種頻率的音頻信號，由作為天線的懸吊鋼絲繩發(fā)射到空間；為提高輸出功率和效率，輸出采用二分頻與基頻相與，使發(fā)射級處于丙類輸出。為提高工作的可靠性并降低功耗，采用三塊CMOS集成電路構(gòu)成主電路。為防止輸入信號線的接頭處滲水，在該位置使用了防水接頭，并在周圍用環(huán)氧基粘合劑做表面處理。
由于上述解決方案中采用了CMOS門電路，使工作穩(wěn)定性得到提高，并降低了功耗。采用CMOS晶振與分頻電路，可有效地防止雜亂信號的干擾，當(dāng)電源電壓有所降低時也可正常工作。由于主電路采用CMOS集成電路及晶振電路，因此當(dāng)溫度、電壓變化時頻率不變，以便于同智能儀器接口。此外，本實用新型還具有密封可靠、耗電量小等優(yōu)點。使用四節(jié)5號電池一個汛期內(nèi)不用更換。適于在各種水文觀測儀器設(shè)備中配套應(yīng)用。
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實施例及其附圖給出。


圖1、為水文信號無線傳輸轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、為水文信號無線傳輸轉(zhuǎn)換器的電路原理框圖；圖3、為水文信號無線傳輸轉(zhuǎn)換器的電路原理圖。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明依據(jù)本實用新型提出的具體結(jié)構(gòu)及工作情況。該裝置是由金屬底座2、外罩4、固定在底座2上的線路板5和入水傳感器7等部分組成。其中底座2與外罩4之間為螺紋連接，其間裝有防水密封圈3，由此組成一個密封的空腔，將線路板5封裝在該空腔內(nèi)。線路板5上的電源正極與底座2相連接。外罩4端部的凸?fàn)钋媾c柱體表面為光滑過渡的連續(xù)曲面。入水傳感器7固定在底座2上，底座2與入水傳感器7之間用隔水、絕緣材料隔離，在接合部位用環(huán)氧基粘合劑做密封處理，入水傳感器7的端頭從密封腔內(nèi)探出。本實用新型的電路中共使用了三塊CMOS集成電路，即兩塊型號為4093的施密特觸發(fā)器U1、U3和一塊型號為4020的分頻器U2。整個電路由輸入門電路、晶振與分頻電路、輸出整形與放大電路及電源組成。其中輸入門電路分別由R7、C3、U1B；R8、C4、U1C；R9、C5、U1D構(gòu)成的三種信號輸入門和作為振蕩極隔離門的D1、D2、D3組成。晶振與分頻電路由U1A、R6、R5、TAL、C2、C1構(gòu)成的帶控制門的晶體振蕩電路和集成分頻器U2組成。輸出整形與放大電路由D4、D5、D6、和U3B構(gòu)成的或非門；起輸出調(diào)制器作用的U3D、輸出功率放大器Q和電感器L1等組成。電源由四節(jié)串聯(lián)安裝在線路板4上的5號電池構(gòu)成。當(dāng)輸入端I(II或III)出現(xiàn)信號時，便經(jīng)C3(C4或C5)一路去觸發(fā)U1B(U1C或U1D)門使之開通；另一路經(jīng)D1(D2或D3)觸發(fā)U1A門，振蕩極便可工作。由晶振產(chǎn)生500KHZ信號，經(jīng)集成分頻器U2分頻在第12、14、15腳輸出1000HZ、500HZ、250HZ信號，通過信號門U1B(U1C或U1D)進(jìn)入整形放大電路，經(jīng)整形放大后發(fā)射輸出。由于將晶振產(chǎn)生的500KHZ信號與二分頻出來的250KHZ信號在U3A相與，產(chǎn)生占空比為3∶1的250KHZ信號，使發(fā)射極處于丙類輸出，因此信號經(jīng)功率放大器Q放大后，將向空間發(fā)射出較大功率的載頻信號。電路板上有三個輸入信號接線端I、II、III，其中一個接入水傳感器7，另外兩個從防水護(hù)套8中引出，分別通過防水接頭6與河底開關(guān)、流速儀相接。信號輸出端A1也由護(hù)套8中引出，用金屬夾緊器12與懸吊鋼絲繩牢固連結(jié)，防水護(hù)套8與底座2間的結(jié)合處用環(huán)氧基粘合劑做防水密封處理，防水護(hù)套8與導(dǎo)線間也做相應(yīng)的防水密封處理。本轉(zhuǎn)換器通過底坐2上的聯(lián)接板1安裝在鉛魚尾冀上，使外罩4的曲面端頭處于逆水流方向以減少沖擊阻力。測量時，本轉(zhuǎn)換器隨配重鉛魚、流速儀等在懸吊鋼絲繩的牽引下向施測水域中施放，當(dāng)入水傳感器7遇水后，該轉(zhuǎn)換器便發(fā)射一個音頻信號，歷時0.5S，通過鋼絲繩被水面上的收音機接收，同時輸入到智能儀器中，使其測水深的數(shù)字顯示器復(fù)零；鉛魚繼續(xù)下放，另外設(shè)置的測深傳感器隨之產(chǎn)生角度位移脈沖，數(shù)顯器累加計數(shù)；鉛魚到達(dá)水底時，設(shè)在鉛魚下部的河底開關(guān)導(dǎo)通，本轉(zhuǎn)換器同時又發(fā)射出一個與入水時不同的音頻信號，歷時0.5S，接收信號的智能儀器將測得的水深數(shù)據(jù)鎖存。測流速時，將流速儀提放在規(guī)定測點位置，流速儀的旋槳或旋杯在水流沖擊下產(chǎn)生角速度，由其內(nèi)部轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換成通斷信號。該信號被實時輸入到本轉(zhuǎn)換器中，轉(zhuǎn)換器便同步發(fā)射出相應(yīng)頻率的音頻信號，由智能儀器接收處理，從而實現(xiàn)本實用新型的信號傳輸與轉(zhuǎn)換功能。
本轉(zhuǎn)換器輸出的三種音頻信號與輸入信號接線端相對應(yīng)，即當(dāng)信號分別由I、II、III輸入時，本轉(zhuǎn)換器將分別發(fā)射輸出1000HZ、500HZ、250HZ的音頻信號。
(文中提到的配重鉛魚、流速儀、河底開關(guān)以及測深傳感器附圖中均未給出)。
權(quán)利要求1.一種水文信號無線傳輸轉(zhuǎn)換器，它包括底座(2)、固定安裝在底座(2)上的帶有電子原件的線路板(5)，與底座(2)螺接的外罩(4)和安裝在底座(2)與外罩(4)之間的密封圈(3)以及傳輸導(dǎo)線；其特征在于a、底座(2)是由金屬材料制成的，其上裝有入水傳感器(7)，底座(2)與入水傳感器(7)之間用隔水、絕緣材料隔離，并在結(jié)合部位做防水密封處理；b、線路板(5)上的電路部分由輸入門電路、晶振與分頻電路、輸出整形與放大電路以及電源組成；其輸入門電路中的三個控制門U1B、U1C、U1D的輸出端分別與輸出整形與放大電路中的二極管D4、D5、D6的負(fù)極相接，輸入門電路中的三個二極管D1、D2、D3的負(fù)極并聯(lián)后接在晶振與分頻電路中的控制門U1A的一輸入端，晶振與分頻電路中的集成分頻器U2的第12、14、15接線腳分別與輸入門電路中的三個控制門U1B、U1C、U1D的一輸入端相接，晶振與分頻電路中的控制門U1A的輸出端與集成分頻器U2的第9接線腳分別與輸出整形與放大電路中的與非門U3A的二輸入端相接。電源采用四節(jié)串聯(lián)的5號電池供電，其電源正極與底座相連；C、在信號線與水下儀器引線的連接處用防水接頭(6)密封，并在防水接頭(6)與導(dǎo)線的結(jié)合部位做防水密封處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文信號無線傳輸轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的輸入門電路由三個相互獨立的輸入通道R7、C3、U1B和D1；R8、C4、U1C和D2；R9、C5、U10和D3所組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文信號無線傳輸轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的晶振與分頻電路由U1A、R6、R5、TAL、C2、C1構(gòu)成的帶控制門的晶體振蕩電路和分頻器U2組成；其中控制門由振蕩電路中U1A的另一輸入端分別與D1、D2、D3負(fù)極相接構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文信號無線傳輸轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的防水接頭(6)是由上體(11)和下體(9)組成的扣壓式防水接頭，上體(11)和下體(9)之間裝有防水密封圈(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文信號無線傳輸轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的防水密封處理是用環(huán)氧基粘合劑進(jìn)行密封處理。
專利摘要本實用新型公開了一種水文信號無線傳輸轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器可將水下儀器采集的入水、觸底、流速等信號轉(zhuǎn)換成三種相應(yīng)頻率的輸出信號，由懸吊鋼絲繩發(fā)射到空間，岸上通過收音機接收，由于主電路采用CMOS集成電路及晶振電路，因此當(dāng)溫度、電壓變化時，頻率不變，便于與智能儀器接口。該轉(zhuǎn)換器不設(shè)電源開關(guān)，操作簡便、工作可靠，使用四節(jié)5號電池，一個汛期內(nèi)不需更換，適于在各種水文觀測儀器設(shè)備中配套使用。
文檔編號G08C19/12GK2222380SQ9422035
公開日1996年3月13日 申請日期1994年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月2日
發(fā)明者董鐸, 白克敏, 楊宜川 申請人:董鐸