专利名称：具有远程维护功能的光学坐标仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于大坝安全监测的具有远程维护功能的光学坐标仪，对仪器的工作状况进行远程检测，基于传感器件的冗余特性对测量数据进行诊断，发现隐患及时维护，确保仪器能在恶劣环境下长期可靠地工作。属于监测光学仪器技术领域。
背景技术：
目前，用于大坝安全监测的各类垂线坐标仪均由相应的位移传感器件、相关的测量电路、通信模块和记录设备构成。其中位移传感器件是关键，由它将微小的垂线位移转换成电学量供后续仪表进行自动化测量。基于电荷耦合器件技术的光学位移传感器与其它各类位移传感器相比具有信噪比大、抗电磁干扰能力强和数字量输出，易于和计算机接口等突出优点。但是，光学传感器件对工作环境污染十分敏感，尤其是潮湿引起光学表面结露和霉变，将造成测量错误。采用LED发光二极管阵列扫描，电荷耦合器件线阵接收的光学垂线坐标仪(如ZL 95 1 12776.4)，不需要光学成像透镜，有效地提高了仪器在潮湿环境下工作的可靠性。然而对于大坝等大型水工建筑物安全监测仪表要求能常年长期不间断地可靠工作，尽管有定期的现场维护仍有突发隐患的可能性。
发明内容
本发明目的在于针对上述存在的缺陷，提出一种用于大坝安全监测的光学坐标仪，利用它的测量数据具有很大冗余度的特点，通过赋予测量电路远程检测功能，可通过网络对传感器的数据进行分析，对仪器的工作状况进行诊断，早期发现问题，及时进行有针对性的维护，从而进一步提高其在恶劣环境下长期工作的可靠性。本发明的技术解决方案其结构是由传感器光路、传感器电路二部分组成，它们间的连接是通过传感器光路中的电荷耦合器件线阵和LED发光二极管阵列与传感器电路中的电荷耦合器件线阵驱动电路和LED发光二极管阵列驱动电路对应相接，传感器光路中的电荷耦合器件线阵与传感器电路中的信号处理和投影采集电路相接；在传感器光路中设有测量范围，在测量范围的一侧设有电荷耦合器件线阵，在测量范围的另一侧设有LED发光二极管阵列；所述的传感器电路包括有电荷耦合器件线阵驱动电路、LED发光二极管阵列驱动电路和微处理机、信号处理和投影采集电路、具有提供远程测试分析和诊断功能的网络通信模块。在传感器的光路中的电荷耦合器件线阵和LED发光二极管阵列有一个或多个。本发明的的有益效果坐标仪作为网络服务器可以最大限度地发挥工业以太网的功能，用户可以采用通用的工业以太网技术，方便地构建和维护分布式测试网络；坐标仪的测量数据具有很大冗余度，通过赋予测量电路远程检测功能，可通过网络对传感器的数据进行分析，对仪器的工作状况进行诊断，早期发现问题，及时进行有针对性的维护，从而进一步提高其在恶劣环境下长期工作的可靠性。
附图1是本发明实施例光路结构示意图。
附图2是本发明实施例电路方块图。
图中的1、2是电荷耦合器件线阵(型号TCD1702)，3、4是LED发光二极管阵列，5是垂线，6是正在发光的一个LED发光管，7是受到垂线横截面的遮挡在电荷耦合器件线阵表面产生的投影，8是测量范围，9是LED发光二极管阵列驱动电路(将微处理机模块送来的信号放大后传送到LED发光二极管阵列)，10是电荷耦合器件线阵驱动电路(将微处理机模块送来的信号放大后传送到电荷耦合器件线阵)，11是电荷耦合器件线阵的信号处理和投影数据采集电路(该电路对电荷耦合器件线阵的信号进行放大、整形并在投影位置前后沿处对时钟脉冲计数)，12是微处理机模块(嵌入式PC104(386)模块)，13是网络通信模块(NE2000兼容)。
具体实施例方式
实施例，在传感器的光路(图1)中设置了两个电荷耦合器件线阵集成电路1、2(电荷耦合器件线阵的多少是视垂线坐标的测量范围需要)，两个电荷耦合器件线阵集成电路1、2是相互垂直布置的，在两个电荷耦合器件线阵集成电路1、2的对面对应布置LED发光二极管阵列3、4，5是垂线，测量范围8位于LED发光二极管阵列3、4和电荷耦合器件线阵集成电路1、2的中间，6是一个正在发光的LED发光管，它作为点光源照亮对面的电荷耦合器件线阵，由于受到垂线横截面的遮挡在电荷耦合器件线阵表面产生投影7。
在传感器的电路(图2)中，与传感器的光路中电荷耦合器件线阵集成电路1、2和LED发光二极管阵列3、4相对应设置的LED驱动电路9和电荷耦合器件线阵驱动电路10都在微处理机模块12(本例采用嵌入式PC104(386)模块)的控制下工作；在一次扫描测量中LED发光二极管阵列上各发光二极管依次逐个点亮，相应的电荷耦合器件线阵信号经过信号处理和投影数据采集电路11并由微处理机模块12记录下对应的垂线投影坐标并据此计算出垂线坐标；通过网络通信模块13将垂线坐标仪作为网络服务器接入工业以太网；工业以太网上的信息又通过网络通信模块13返回给微处理机模块12。
专门设计的数据采集和处理软件包，利用LED发光二极管阵列扫描和电荷耦合器件线阵接收具有的数据冗余度，提供测试分析和诊断功能；设置网络通信模块，采用TCP/IP通信协议，传感器可直接接入以太网，作为一个服务器。测试分析的基本原理是当LED发光二极管阵列上各发光二极管依次逐个点亮时，记录垂线在电荷耦合器件线阵上的投影坐标，众所周知，仅用两个电荷耦合器件线阵上的两个投影坐标和相应的LED发光二极管位置就可计算出垂线的坐标，而在LED阵列的一次扫描测量中，电荷耦合器件线阵上将记录有多个投影坐标，相当于对该垂线的坐标进行了多次独立的测量，利用一次扫描测量中多个投影坐标之间的相关性可以对LED发光二极管阵列及电荷耦合器件线阵表面是否受到环境污染或损坏作出评价。
权利要求
1.具有远程维护功能的光学坐标仪，其特征是由传感器光路、传感器电路二部分组成，它们间的连接是通过传感器光路中的电荷耦合器件线阵和LED发光二极管阵列对应与传感器电路中的电荷耦合器件线阵驱动电路和LED发光二极管阵列驱动电路相接，传感器光路中的电荷耦合器件线阵与传感器电路中的信号处理和投影采集电路相接；在传感器光路中设有测量范围，在测量范围的一侧设有电荷耦合器件线阵，在测量范围的另一侧设有LED发光二极管阵列，所述的传感器电路包括有电荷耦合器件线阵驱动电路、LED发光二极管阵列驱动电路和微处理机、信号处理和投影采集电路、具有提供远程测试分析和诊断功能的网络通信模块。
2.根据权利要求1所述的具有远程维护功能的光学坐标仪，其特征是在传感器的光路中的电荷耦合器件线阵和LED发光二极管阵列有一个或多个。
全文摘要
本发明是具有远程维护功能的光学坐标仪，其结构是传感器光路、传感器电路间的连接是通过传感器光路中的电荷耦合器件线阵和LED发光二极管阵列对应与传感器电路中的电荷耦合器件线阵驱动电路和LED发光二极管阵列驱动电路相接，传感器光路中的电荷耦合器件线阵与传感器电路中的信号处理和投影采集电路相接；传感器光路中设有测量范围，其一侧设有一个电荷耦合器件线阵，另一侧设有LE发光二极管阵列；传感器电路有驱动电路和微处理机、信号处理和投影采集电路、具有提供远程测试分析和诊断功能的网络通信模块。优点采用通用的工业以太网技术可构建和维护分布式测试网络；测量数据具有很大冗余度，通过赋予测量电路远程检测功能，对传感器的数据进行分析、诊断、有针对性的维护，提高其在恶劣环境下长期工作的可靠性。
文档编号G01C15/10GK1546949SQ200310106598
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月11日 优先权日2003年12月11日
发明者唐洪武, 徐友仁 申请人:河海大学