雙線式電容型波高傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙線式電容型波高傳感器，包括兩根相互平行的電容感應(yīng)絲，兩根所述電容感應(yīng)絲均與所述接地測(cè)桿平行，且所述電容感應(yīng)絲在所述集線軸上匯聚之后依次穿過(guò)所述集線軸上的中心孔、所述上彈簧鎖絲、所述彈簧、所述連接塊和所述下彈簧鎖絲，所述電容感應(yīng)絲的一端環(huán)過(guò)所述接地測(cè)桿的一端，所述電容感應(yīng)絲的另一端與所述電路板連接。本實(shí)用新型具有測(cè)量精度高、線性誤差小、信號(hào)不易受干擾、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)耐用等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】雙線式電容型波高傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水工、河工物理模型實(shí)驗(yàn)和波浪、港池、水槽等試驗(yàn)領(lǐng)域，特別涉及一種用于采集模型波浪高度及水位高度的傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在各類水工、河工模型實(shí)驗(yàn)中，波浪的高度信號(hào)多由單線式電容型波高傳感器進(jìn)行采集。這種傳感器具有很多弊端:其一單線式電容型波高傳感器線間電容值較小，采集值不穩(wěn)定；其二單線式電容型波高傳感器標(biāo)稱的線性誤差為5%。，不能滿足某些高精度實(shí)驗(yàn)的需求；其三鋁制的傳感器手柄套筒強(qiáng)度不夠，擠壓易變形且重量較輕；其四pvc材質(zhì)的連接塊易老化易斷裂；其五電容感應(yīng)絲進(jìn)入手柄電子艙時(shí)連接塊處的電容感應(yīng)絲暴露在夕卜，極易受到損傷導(dǎo)致傳感器損壞。其六因傳感器采用的是電壓輸出，因此在長(zhǎng)距離傳送信號(hào)的過(guò)程中會(huì)存在電磁干擾和電壓損耗的情況從而影響采集精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種測(cè)量精度高、線性誤差小的雙線式電容型波高傳感器。
[0004]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:一種雙線式電容型波高傳感器，包括接地測(cè)桿、電容感應(yīng)絲、集線軸、上彈簧鎖絲、彈簧、下彈簧鎖絲、連接塊、電路板、手柄內(nèi)腔和手柄套筒，所述連接塊和所述電路板均固定在所述手柄內(nèi)腔上，所述手柄內(nèi)腔固定在所述手柄套筒內(nèi)；所述彈簧的一端套在所述上彈簧鎖絲上，所述上彈簧鎖絲與所述集線軸連接，所述彈簧的另一端套在所述下彈簧鎖絲上，所述下彈簧鎖絲與所述連接塊連接；其特征在于，所述電容感應(yīng)絲為相互平行的兩根，兩根所述電容感應(yīng)絲均與所述接地測(cè)桿平行，且所述電容感應(yīng)絲在所述集線軸上匯聚之后依次穿過(guò)所述集線軸上的中心孔、所述上彈簧鎖絲、所述彈簧、所述連接塊和所述下彈簧鎖絲，所述電容感應(yīng)絲的一端環(huán)過(guò)所述接地測(cè)桿的一端，所述電容感應(yīng)絲的另一端與所述電路板連接。
[0005]所述連接塊在靠近所述手柄套筒的側(cè)面上設(shè)有所述電容感應(yīng)絲的過(guò)線凹槽。
[0006]所述電路板上設(shè)有信號(hào)采集芯片、濾波放大電路和信號(hào)輸出芯片，所述信號(hào)采集芯片上設(shè)有電容/電壓轉(zhuǎn)換電路，所述信號(hào)輸出芯片上設(shè)有電壓/電流轉(zhuǎn)換電路，所述信號(hào)采集芯片采集所述電容感應(yīng)絲與所述接地測(cè)桿間的線間電容信號(hào)，所述信號(hào)采集芯片將所述線間電容信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后輸出給所述濾波放大電路，所述電壓信號(hào)經(jīng)所述濾波放大電路處理后輸送給所述信號(hào)輸出芯片，所述信號(hào)輸出芯片將經(jīng)濾波放大處理后的所述電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)輸出。
[0007]所述接地測(cè)桿的另一端通過(guò)螺紋固定在所述連接塊上，所述接地測(cè)桿上設(shè)有緊固鎖母。
[0008]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:通過(guò)采用兩根電容感應(yīng)絲的結(jié)構(gòu)，并通過(guò)采用運(yùn)行穩(wěn)定的集成電路芯片進(jìn)行信號(hào)的采集、處理和輸出，使該傳感器具有測(cè)量精度高、線性誤差小、信號(hào)不易受干擾、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)耐用等特點(diǎn)。本實(shí)用新型解決了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中線性誤差偏大、長(zhǎng)距離傳輸信號(hào)損耗大等諸多問(wèn)題，并且在外形結(jié)構(gòu)上也進(jìn)行了更合理化的改進(jìn)，能夠?qū)δＰ驮囼?yàn)中波浪高度、水位高度的精確計(jì)算提供可靠的依據(jù)。具有良好的推廣前景。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是本實(shí)用新型的分解圖；
[0011]圖3是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1、手柄套筒；2、接地測(cè)桿；3、鎖母；4、連接塊；5、手柄內(nèi)腔；6、固定螺絲；7、集線軸；8、上彈簧鎖絲；9、彈簧；10、下彈簧鎖絲；11、電路板；12、電容感應(yīng)絲；13、信號(hào)采集芯片；14、濾波放大電路；15、信號(hào)輸出芯片。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0014]請(qǐng)參見(jiàn)圖1?圖3，一種雙線式電容型波高傳感器，包括接地測(cè)桿2、電容感應(yīng)絲12、集線軸7、上彈簧鎖絲8、彈簧9、下彈簧鎖絲10、連接塊4、電路板11、手柄內(nèi)腔5和手柄套筒I，所述連接塊4和所述電路板11均固定在所述手柄內(nèi)腔5上，所述手柄內(nèi)腔5固定在所述手柄套筒I內(nèi)；所述彈簧9的一端套在所述上彈簧鎖絲8上，所述上彈簧鎖絲8與所述集線軸7連接，所述彈簧9的另一端套在所述下彈簧鎖絲10上，所述下彈簧鎖絲10與所述連接塊4連接；所述電容感應(yīng)絲12為相互平行的兩根，兩根所述電容感應(yīng)絲12均與所述接地測(cè)桿2平行，且所述電容感應(yīng)絲12在所述集線軸7上匯聚之后依次穿過(guò)所述集線軸7上的中心孔、所述上彈簧鎖絲8、所述彈簧9、所述連接塊4和所述下彈簧鎖絲10，所述電容感應(yīng)絲12的一端環(huán)過(guò)所述接地測(cè)桿2的一端，所述電容感應(yīng)絲12的另一端與所述電路板11連接。
[0015]在本實(shí)施例中，所述連接塊4在靠近所述手柄套筒I的側(cè)面上設(shè)有所述電容感應(yīng)絲的過(guò)線凹槽。所述電路板11上設(shè)有信號(hào)采集芯片13、濾波放大電路14和信號(hào)輸出芯片15，所述信號(hào)采集芯片13上設(shè)有電容/電壓轉(zhuǎn)換電路，所述信號(hào)輸出芯片15上設(shè)有電壓/電流轉(zhuǎn)換電路，所述信號(hào)采集芯片13采集所述電容感應(yīng)絲12與所述接地測(cè)桿2間的線間電容信號(hào)，所述信號(hào)采集芯片13將所述線間電容信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后輸出給所述濾波放大電路14，所述電壓信號(hào)經(jīng)所述濾波放大電路14處理后輸送給所述信號(hào)輸出芯片15，所述信號(hào)輸出芯片15將經(jīng)濾波放大處理后的所述電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)輸出。所述接地測(cè)桿2的另一端通過(guò)螺紋固定在所述連接塊4上，所述接地測(cè)桿2上設(shè)有緊固鎖母3。連接塊4通過(guò)螺絲6固定在手柄內(nèi)腔5上，其目的是固定連接塊4，防止其受力產(chǎn)生晃動(dòng)。
[0016]本實(shí)施例中所述連接塊4背面的過(guò)線凹槽設(shè)計(jì)不僅使電容感應(yīng)絲走線變得更加簡(jiǎn)約、美觀，也使之前電容感應(yīng)絲12無(wú)法保護(hù)的問(wèn)題得以解決。在本實(shí)施例中，所述手柄套筒I采用不銹鋼材質(zhì)且進(jìn)行拋光工藝處理，不僅增強(qiáng)了波高傳感器手柄的握持感與美觀度，也同時(shí)為波高傳感器起到了配重的作用，使傳感器固定在測(cè)架上時(shí)更穩(wěn)固牢靠。[0017]本實(shí)施例中所述連接塊4采用POM (聚甲醛樹(shù)脂)材質(zhì)，POM具有高強(qiáng)度高剛度，彈性、耐磨性能好等優(yōu)異的力學(xué)優(yōu)點(diǎn)。POM材質(zhì)連接塊4完美解決之前使用pvc連接塊時(shí)老化過(guò)快、易斷裂等問(wèn)題，增強(qiáng)了產(chǎn)品耐用性。
[0018]本實(shí)用新型的工作過(guò)程包括信號(hào)采集、信號(hào)處理、信號(hào)輸出三部分。
[0019]信號(hào)采集過(guò)程:平行于接地測(cè)桿2的電容感應(yīng)絲12與接地測(cè)桿間2的線間電容會(huì)隨水位的變化而實(shí)時(shí)變化，通過(guò)信號(hào)采集芯片13可將實(shí)時(shí)的電容值采集進(jìn)芯片內(nèi)并進(jìn)行運(yùn)算處理。在本實(shí)施例中信號(hào)采集芯片13采用CAV444集成電路芯片。
[0020]信號(hào)處理過(guò)程:CAV444集成電路芯片將采集到的電容信號(hào)通過(guò)內(nèi)部運(yùn)算，將電容信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后，輸出到濾波放大電路14，經(jīng)過(guò)濾波放大電路14處理后的電壓信號(hào)輸入給信號(hào)輸出芯片15，在本實(shí)施例中信號(hào)輸出芯片15采用AM462集成電路芯片。通過(guò)AM462集成電路芯片內(nèi)部運(yùn)算可將經(jīng)濾波放大電路處理后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)。
[0021]信號(hào)輸出過(guò)程:所得電流信號(hào)可通過(guò)AM462集成電路芯片直接輸出，根據(jù)二元一次方程組hl=4k+c和h2=20k+c,可計(jì)算出k、c值,將計(jì)算出的k、c值代入公式H=kx+c從而換算出波浪高度，即水深H。其中hi為傳感器量程最大值，單位毫米；h2為傳感器量程最小值，單位毫米；x為波高傳感器輸出電流值，單位毫安。
[0022]在本實(shí)施例中所述AM462集成電路芯片輸出的電流信號(hào)范圍為4_20mA。
[0023]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙線式電容型波高傳感器，包括接地測(cè)桿、電容感應(yīng)絲、集線軸、上彈簧鎖絲、彈簧、下彈簧鎖絲、連接塊、電路板、手柄內(nèi)腔和手柄套筒，所述連接塊和所述電路板均固定在所述手柄內(nèi)腔上，所述手柄內(nèi)腔固定在所述手柄套筒內(nèi)；所述彈簧的一端套在所述上彈簧鎖絲上，所述上彈簧鎖絲與所述集線軸連接，所述彈簧的另一端套在所述下彈簧鎖絲上，所述下彈簧鎖絲與所述連接塊連接；其特征在于，所述電容感應(yīng)絲為相互平行的兩根，兩根所述電容感應(yīng)絲均與所述接地測(cè)桿平行，且所述電容感應(yīng)絲在所述集線軸上匯聚之后依次穿過(guò)所述集線軸上的中心孔、所述上彈簧鎖絲、所述彈簧、所述連接塊和所述下彈簧鎖絲，所述電容感應(yīng)絲的一端環(huán)過(guò)所述接地測(cè)桿的一端，所述電容感應(yīng)絲的另一端與所述電路板連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙線式電容型波高傳感器，其特征在于，所述連接塊在靠近所述手柄內(nèi)腔的側(cè)面上設(shè)有所述電容感應(yīng)絲的過(guò)線凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙線式電容型波高傳感器，其特征在于，所述電路板上設(shè)有信號(hào)采集芯片、濾波放大電路和信號(hào)輸出芯片，所述信號(hào)采集芯片上設(shè)有電容/電壓轉(zhuǎn)換電路，所述信號(hào)輸出芯片上設(shè)有電壓/電流轉(zhuǎn)換電路，所述信號(hào)采集芯片采集所述電容感應(yīng)絲與所述接地測(cè)桿間的線間電容信號(hào)，所述信號(hào)采集芯片將所述線間電容信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后輸出給所述濾波放大電路，所述電壓信號(hào)經(jīng)所述濾波放大電路處理后輸送給所述信號(hào)輸出芯片，所述信號(hào)輸出芯片將經(jīng)濾波放大處理后的所述電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙線式電容型波高傳感器，其特征在于，所述接地測(cè)桿的另一端通過(guò)螺紋固定在所述連接塊上，所述接地測(cè)桿上設(shè)有緊固鎖母。
【文檔編號(hào)】G01F23/26GK203422058SQ201320456048
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月29日
【發(fā)明者】彭剛, 倪文軍, 田慶林, 曹玉芬, 岳新震, 王輝, 栗克國(guó), 趙昊旭 申請(qǐng)人:天津水運(yùn)工程勘察設(shè)計(jì)院, 交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所