专利名称：阻容式渗流井水位测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量水位的装置，特别是一种用于测量阻容式渗流井水位的测量仪。
背景技术：
我国水利工程数量巨大，各种大坝以及山体的安全跟渗流有一定的关系，通过对渗流观测的有关数据进行分析，很大程度上能对大坝等水利工程的安全进行预测预报，因此渗流测量技术的可靠性。准确性直接影响到工程的安全。渗流井孔径小，一般只有6厘米左右，深度大，常年水位变化大，浅则几十米，深则一百多米；而测量误差要求在5厘米左右，即精度要求0.05％。目前没有满足这种要求的测量装置。渗流观测井水位的测量主要靠人工，测量精度低、实时性差；有的场合用压力表、半导体压力传感器测量，都存在精度低或量程不够等缺点。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种精度高，实时性好，并能实现测量智能化的阻容式渗流井水位测量仪。
实现上述目的的技术方案是、一种阻容式渗流井水位测量仪，包括壳体和线路板，线路板上的电路由振荡电路、信号处理电路、电源电路、工频触发信号电路、输入单元、存储单元、单片机、显示单元、RS485通信接口和时钟电路组成，信号处理电路、输入单元、存储单元、显示单元、RS485通信接口和时钟电路均与单片机电连接，且存储单元和RS485通信接口与单片机的连接构成可逆输入，振荡电路的输入端通过导线与一电容式水位传感器的输出端电连接，振荡电路的输出端与信号处理电路的输入端电连接，工频触发信号电路的输入端与电源电路电连接，输出端通过导线与信号处理电路的另一输入端电连接。
采用上述技术方案后，由于电容式水位传感器是利用电容器的电容随介质变化而变化的原理制成的，该传感器应用平行板电容器原理，电容值与水位高度成正比，振荡电路的周期与水位也成正比，用单片机测得周期值，便容易计算出水位值，克服人工测量的缺点，不仅测量精度高，而且实时性好，也不受渗流井孔径、深度的影响。特别适合测量孔径小、深度大、水位变化大的渗流井。此外，振荡电路由于受干扰较严重，采取工频跟随来触发单稳态电路，保证了输入单片机信号的稳定性，从而保证测量精度。单片机还可通过485通信接口与计算机实现联网工作，计算机通过485总线对各点的测量仪进行实时的监控，同时在计算机可根据设置记录各点的水位数据，实现了测量智能化。
图1为本实用新型的电路框图；图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1、2所示，一种阻容式渗流井水位测量仪，包括壳体和线路板，线路板上的电路由振荡电路2、信号处理电路3、电源电路4、工频触发信号电路5、输入单元6、存储单元7、单片机8、显示单元9、RS485通信接口10和时钟电路11组成，信号处理电路3、输入单元6、存储单元7、显示单元9、RS485通信接口10和时钟电路11均与单片机8电连接，且存储单元7和RS485通信接口10与单片机8的连接构成可逆输入，振荡电路2的输入端通过导线与一电容式水位传感器1的输出端电连接，振荡电路2的输出端与信号处理电路3的输入端电连接，工频触发信号电路5的输入端与电源电路4电连接，输出端通过导线与信号处理电路3的另一输入端电连接。单片机8的型号为89C51，输入单元6为一键盘。显示单元9采用液晶显示器。
如图2所示，信号处理电路3由整形电路、集成块IC7、集成块IC3及集成块IC3的外围电路组成。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案关键是传感器的选择和抗干扰电路的设计。传感器1应用平行板电容器原理C＝εwh/d，ε为两极间介质的介电常数，w为电极宽度，h为电极高度，d为两极的间距。若将两电极部分置于水中，高度为x，则可推知C＝εwh/d+kx，即电容值C与水位高度x成正比。再由振荡电路周期公式T＝kRC，即可推得周期与水位成正比，用单片机测得周期值，便容易算出水位值x。实际应用中电容器的极板可进行各种变形，只要保证两极间绝缘，如同轴关系，平行关系等。为提高传感器的精度，可通过加大两极间的距离、两极等效平行面积来实现。同时两极的绝缘层采用水的不浸润物质，湿度大时减少水珠的影响。
振荡电路由于受干扰比较严重，采取工频跟随来触发单稳态电路，保证了输入单片机信号的稳定性。在单片机测量程序中，采用数字滤波技术，去除了一些特异点，使得测量结果更加稳定，进一步提高了测量精度。
本实用新型能实现脱机和联网工作，机内能通过存储单元7存储800条记录，且数据掉电不丢失；网络工作时，计算机通过485总线对各点的测量仪进行实时的监测，同时在计算机上可根据设置记录各点的水位数据。
权利要求1.一种阻容式渗流井水位测量仪，包括壳体和线路板，其特征在于线路板上的电路由振荡电路(2)、信号处理电路(3)、电源电路(4)、工频触发信号电路(5)、输入单元(6)、存储单元(7)、单片机(8)、显示单元(9)、RS485通信接口(10)和时钟电路(11)组成，信号处理电路(3)、输入单元(6)、存储单元(7)、显示单元(9)、RS485通信接口(10)和时钟电路(11)均与单片机(8)电连接，且存储单元(7)和RS485通信接口(10)与单片机(8)的连接构成可逆输入，振荡电路(2)的输入端通过导线与一电容式水位传感器(1)的输出端电连接，振荡电路(2)的输出端与信号处理电路(3)的输入端电连接，工频触发信号电路(5)的输入端与电源电路(4)电连接，输出端通过导线与信号处理电路(3)的另一输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的阻容式渗流井水位测量仪，其特征在于信号处理电路(3)由整形电路、集成块IC7、集成块IC3及集成块IC3的外围电路构成。
3.根据权利要求1或2所述的阻容式渗流井水位测量仪，其特征在于显示单元(9)为液晶显示器。
专利摘要一种阻容式渗流井水位测量仪，包括壳体和线路板，线路板上的电路由振荡电路(2)、信号处理电路(3)、电源电路(4)、工频触发信号电路(5)、输入单元(6)、存储单元(7)、单片机(8)、显示单元(9)、RS485通信接口(10)和时钟电路(11)组成，信号处理电路(3)、输入单元(6)、存储单元(7)、显示单元(9)、RS485通信接口(10)和时钟电路(11)均与单片机(8)电连接，且存储单元(7)和RS485通信接口(10)与单片机(8)的连接构成可逆输入，振荡电路(2)的输入端通过导线与一电容式水位传感器(1)的输出端电连接。本实用新型精度高，实时性好，并能实现测量的智能化，尤其适合于测量孔径小、深度大、水位变化大的渗流井。
文档编号G01F23/22GK2618150SQ0322213
公开日2004年5月26日 申请日期2003年5月21日 优先权日2003年5月21日
发明者沈金荣, 范新南, 李书旗 申请人:河海大学常州校区