專利名稱：差動(dòng)電阻式傳感器遙測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種由微處理機(jī)控制的電阻比檢測(cè)儀表，用于對(duì)埋設(shè)在水工建筑物內(nèi)四芯電纜連接的差動(dòng)電阻式傳感器的電阻比與電阻值進(jìn)行遙測(cè)。
目前，混凝土壩普遍埋設(shè)差動(dòng)電阻式傳感器(又稱卡爾遜傳感器)，用以觀測(cè)大壩性態(tài)，估計(jì)大壩安全程度。這種傳感器適宜在水工建筑惡劣條件下長(zhǎng)期使用。它通常采用四芯電纜連接，如

圖1所示。測(cè)量出這種傳感器的電阻比(Z＝R1／R2)和電阻值(RT＝R1＋R2)，就可換算出應(yīng)變、應(yīng)力、溫度、滲透壓力等各種物理量。長(zhǎng)期以來(lái)，有關(guān)方面沿用水工比例電橋?qū)@種傳感器進(jìn)行測(cè)量。這種測(cè)量方式，將差動(dòng)電阻式傳感器的兩個(gè)分電阻R1和R2當(dāng)作電橋的兩只橋臂電阻，它有一個(gè)不可克服的缺點(diǎn)，即不能消除測(cè)量回路中的導(dǎo)線電阻、接觸電阻等附加電阻及其變化對(duì)測(cè)值的影響，附加電阻越大，或各芯線的附加電阻之間偏差越大，對(duì)測(cè)值的影響越大，使測(cè)值誤差較大。同時(shí)，水工比例電橋操作繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，測(cè)量過(guò)程中易產(chǎn)生人為的讀數(shù)誤差。
本實(shí)用新型的目的是，設(shè)計(jì)一種測(cè)量四芯電纜連接的差動(dòng)電阻式傳感器的高精度遙測(cè)儀，它能避免測(cè)量回路中附加電阻引起的測(cè)值誤差，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量。
本實(shí)用新型的要點(diǎn)是，采用直流恒穩(wěn)電源(恒流源或恒壓源)與高輸入阻抗放大器構(gòu)成輸入環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)一種測(cè)量電路，在微處理機(jī)控制下，直接測(cè)算傳感器分電阻R1和R2的值，從而得到電阻比(Z＝R1／R2)和電阻值(RT＝R1＋R2)。
本實(shí)用新型具體設(shè)計(jì)方案如下1、采用一個(gè)直流恒穩(wěn)電源(恒流源或恒壓源)作為傳感器電源；2、在傳感器1、4芯線上各引出一根芯線6、5，使其成為六芯電纜；3、傳感器分電阻R1和R2通過(guò)芯線6、5串聯(lián)在傳感器電源電路上；4、傳感器未接入電源的連接芯線上安裝采樣開(kāi)關(guān)；5、采樣開(kāi)關(guān)與輸入阻抗≥106Ω的放大器聯(lián)接。
下面參照附圖并結(jié)合一個(gè)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1為四芯電纜連接的傳感器示意圖。
圖2為本實(shí)用新型框圖。
圖3為實(shí)施例電路示意圖。
如圖2所示，本實(shí)用新型由測(cè)量電路和微處理機(jī)控制處理電路組成，測(cè)量電路包括連接傳感器的電纜、傳感器電源、放大器、隔離器、A／D轉(zhuǎn)換器和由微處理機(jī)控制的采樣開(kāi)關(guān)，可對(duì)埋在壩內(nèi)的四芯電纜連接的差動(dòng)電阻式傳感器進(jìn)行自動(dòng)化遙測(cè)。
實(shí)施例如圖3所示，在傳感器連接的1、4芯線上各引出一根測(cè)試芯線6、5，傳感器被測(cè)分電阻R1、R2通過(guò)芯線6、5串聯(lián)在一個(gè)直流恒流源電路I中，r為埋在壩內(nèi)的芯線電纜電阻，r1～r6為長(zhǎng)電纜電阻，在未接入恒流源的芯線1、2、3、4上安裝由微處理機(jī)控制的采樣開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4，采樣開(kāi)關(guān)與輸入阻抗≥106Ω的放大器聯(lián)接。
對(duì)該傳感器測(cè)試過(guò)程如下微機(jī)發(fā)出選通信號(hào)，將該傳感器接入測(cè)量電路。微處理機(jī)依次使K1與K3、K2與K3、K3與K4導(dǎo)通。R1與R2的阻值一般在20Ω～60Ω之間，r、r1～r6的阻值隨電纜長(zhǎng)度而變化，r一般小于10Ω，r1～r6一般小于50Ω，由于放大器輸入阻抗≥106Ω，與R1、R2、r、r1～r6相比，可以認(rèn)為是無(wú)窮大，因此無(wú)論哪一對(duì)采樣開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，都不會(huì)影響流經(jīng)傳感器的電流I，即流經(jīng)傳感器的電流I是一個(gè)定值。當(dāng)K1與K3導(dǎo)通時(shí)，可以測(cè)出(R1＋r)兩端的電壓V(R1+r)，當(dāng)K2與K3導(dǎo)通時(shí)，可以測(cè)出R1兩端的電壓V1，當(dāng)K3與K4導(dǎo)通時(shí)，可以測(cè)出(R2＋r)兩端的電壓V(R2+r)，由此，微處理機(jī)可以根據(jù)傳感器電流I分別計(jì)算出R1、r、R2的阻值，進(jìn)而計(jì)算出所需的電阻比Z＝R1／R2和電阻值RT＝R1＋R2。從測(cè)量和計(jì)算過(guò)程可以看出，所求出的Z和RT與長(zhǎng)電纜電阻r1～r6無(wú)關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，壩內(nèi)芯線電纜長(zhǎng)度一般不超過(guò)50米，電阻r比較小，認(rèn)為各芯線電纜上的r相等，對(duì)測(cè)值的精度不會(huì)有影響。而傳感器電流I對(duì)測(cè)值的精度關(guān)系重大。為了精確地求出I，本實(shí)用新型在傳感器電源電路中串聯(lián)一個(gè)溫度系數(shù)很低的精密電阻RS，作為校正環(huán)節(jié)，在RS兩端引出芯線上分別安裝采樣開(kāi)關(guān)KS1和KS2，KS1、KS2通過(guò)放大器接入微處理機(jī)控制處理電路，RS的值可以事先精確地測(cè)出，微處理機(jī)使KS1與KS2同時(shí)導(dǎo)通，測(cè)出RS兩端的電壓VS，根據(jù)I＝VS／RS就可以精確地求出I的值。事實(shí)上，測(cè)量的V(R1+r)、V1、V(R2+r)、VS中都含有一定的漂移量，為了去掉漂移量的影響，本實(shí)用新型在測(cè)量電路上設(shè)置一個(gè)采樣開(kāi)關(guān)K0，它與放大器并接，用以測(cè)出測(cè)量電路的漂移量值，用來(lái)進(jìn)行自校零。
實(shí)施例中，微處理機(jī)采用單片機(jī)8031，采樣開(kāi)關(guān)為繼電器JRX－13F－1，RS為自制的，阻值100Ω，直流恒流電源為自制的。
本實(shí)用新型測(cè)量精度高，穩(wěn)定性好，基本量程內(nèi)的測(cè)量誤差滿足△Z≤±0.01％，△RT≤±0.01Ω，測(cè)量距離在0～2000米范圍內(nèi)變化時(shí)，測(cè)值幾乎不受影響，體積小，自動(dòng)化程度高，操作、維修方便，適應(yīng)各種安裝環(huán)境，能實(shí)現(xiàn)巡回檢測(cè)，可對(duì)水電站新、老混凝土大壩、各種橋梁建筑和各種混凝土結(jié)構(gòu)建筑物中埋設(shè)的四芯電纜連接的差動(dòng)電阻式傳感器進(jìn)行檢測(cè)，也可用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量。
權(quán)利要求1.一種測(cè)量四芯電纜連接的差動(dòng)電阻式傳感器的高精度遙測(cè)儀，由測(cè)量電路和微處理機(jī)控制處理電路組成，測(cè)量電路包括連接傳感器的電纜、傳感器電源、放大器、隔離器、A/D轉(zhuǎn)換器和由微處理機(jī)控制的采樣開(kāi)關(guān)，其特征是(1)采用一個(gè)直流恒穩(wěn)電源(恒流源或恒壓源)作為傳感器電源，(2)在連接傳感器的1、4芯線上各引出一根芯線6、5，(3)傳感器分電阻R1和R2通過(guò)芯線6、5串聯(lián)在傳感器電源電路上，(4)在傳感器未接入電源的連接芯線上安裝采樣開(kāi)關(guān)，(5)采樣開(kāi)關(guān)與輸入阻抗≥106Ω的放大器聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量四芯電纜連接的差動(dòng)電阻式傳感器的高精度遙測(cè)儀，其特征是在傳感器電源電路中串聯(lián)一個(gè)精密電阻，在該電阻兩端引出芯線上分別安裝采樣開(kāi)關(guān)，采樣開(kāi)關(guān)與放大器聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量四芯電纜連接的差動(dòng)電阻式傳感器的高精度遙測(cè)儀，其特征是在測(cè)量電路上設(shè)置一個(gè)自校零采樣開(kāi)關(guān)，它并接在放大器的輸入端。
專利摘要差動(dòng)電阻式傳感器遙測(cè)儀是一種由微處理機(jī)控制的檢測(cè)儀表，用于對(duì)埋設(shè)在水工建筑物內(nèi)的四芯電纜連接的差動(dòng)電阻式傳感器進(jìn)行遙測(cè)。其電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)是，采用恒穩(wěn)電源與高輸入阻抗放大器構(gòu)成輸入環(huán)節(jié)，由微處理機(jī)控制，直接測(cè)算傳感器分電阻R1和R2的值。本實(shí)用新型能克服水工比例電橋測(cè)值受附加電阻影響的缺點(diǎn)，測(cè)量精度高，自動(dòng)化程度高，遙測(cè)距離可超過(guò)2000米。
文檔編號(hào)G01D5/12GK2060538SQ8920089
公開(kāi)日1990年8月15日 申請(qǐng)日期1988年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月22日
發(fā)明者錢(qián)普清, 唐一曼, 潘普南 申請(qǐng)人:水利電力部南京自動(dòng)化研究所