专利名称：地下水位探测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水位测量仪表，特别涉及一种地下水位探测仪。
背景技术：
目前，在煤田等场所，为了测定和抽取地下水，需要测量深度在1千米以上的深井的地 下水水位。采用压力测量的方法一般是测量水深，超声的方法是测量液位，不适用于深井。 因此，通常只能采用人工的方法。通过钢缆将探头的两根导线利用重锤系到井下，在探头两 根导线接触到水面的瞬间，用于获取地下水面检测信号的万用表短路报警，这时将导线提出 地面，用米尺丈量导线长度。此方法简单，但是在测量深井时，由于导线拉伸大，人工丈量 误差大，累计测量误差更大。目前，还没有测量准确、使用方便而且可实现自动测量的探测 仪器。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种测量准确、使用方便、自动化程度 高，可以用于地下深井水位测量的地下水位探测仪。 本实用新型提供的地下水位探测仪，包括-探头，用于获取地下水面检测信号；及其
电缆和电缆长度检测装置，用于将探头系于井下并获取水位深度信号；和 本机，用于指令操作、接收水面检测信号和水位深度信号、水位深度的显示和报警； 其中，本机设有键盘、MCU、显示器和报警器，探头、长度检测装置、键盘、显示器和报 警器分别与MCU相连。
本实用新型地下水位探测仪，其中所述探头包括壳体，所述壳体设有通孔，在所述通孔 中通过支架固定有探针，所述探针的上端部通过螺钉与所述电缆芯线相连接。
本实用新型地下水位探测仪，其中所述长度检测装置包括电缆绞车和井口支架，其中， 所述电缆绞车设有用于纏绕所述电缆的巻筒和巻筒架，所述巻筒架上安装有用于与所述MCU 相连接的电缆接口，所述电缆的一端与所述电缆接口相连，另一端与所述探头相连；所述井 口支架设有用于收放所述电缆的滑轮和滑轮架，所述滑轮架上安装有光电编码盘和用于与所 述MCU相连接的信号接口 ，所述光电编码盘的输出端接至所述信号接口 。
本实用新型地下水位探测仪，其中所述滑轮架下方固定安装有用于插入井口套管的底座。本实用新型地下水位探测仪，其中所述电缆绞车和井口支架之间设有地线连接电缆。 本实用新型地下水位探测仪，其中所述MCU连接有EEPR0M存储器和LED指示灯。 本实用新型地下水位探测仪，其中所述本机安装有电池充电接口。
本实用新型地下水位探测仪，其中所述壳体和探针采用不锈钢制成，所述支架采用尼龙 制成。
本实用新型地下水位探测仪，其中所述壳体设有通气孔。
本实用新型地下水位探测仪及其探头的优点是由于采用了获取地下水面检测信号的探
头和获取水位深度信号的长度检测装置，以及具有键盘、MCU、显示器和报警器的水位深度
的本机进行显示和报警，大大提高了测量的准确度和自动化程度，结构简单，使用方便，适 用于深井水位测量。
图1是本实用新型地下水位探测仪的方框图2是MCU接口结构框图3是探头信号调理电路的原理图4是光电编码盘信号调理电路的原理图5本实用新型地下水位探测仪连接示意图6是探头的结构示意图7是电缆绞车的结构示意图8是井口滑轮的结构示意图9是本机仪表面板的结构示意图10是长度检测装置的安装示意图。
具体实施方式
地下水位探测仪配有手摇电缆绞车、井口滑轮、探头和作为数字显示仪表的本机。电缆 通过井口滑轮系到井下，随着电缆下放，仪表同时自动记录深度。当探头接触到水面时，仪 器发出报警，此时水位深度自动锁存并显示。为进一步阐述本实用新型地下水位探测仪，下 面结合实施例做更加详尽的说明。
参见图10和图5，本实用新型地下水位探测仪包括探头10、电缆11、长度检测装置
12和本机20。
参见图6，探头10包括采用不锈钢制成的壳体1，壳体1设有通孔5、通气孔9、支架6 和探针7，探针7通过支架6卡装固定在通孔5的中心轴线上，支架6采用尼龙制成。探针7 的上端部通过螺钉2与电缆11芯线相连，电缆11由通孔5引出。参见图3，探头10的信号调理电路为一比较器U2A，负极输入是可调门限电平(根据不 同测量情况制定)，正极输入的探头10的水面检测信号S1与之比较，由比较器U2A的2脚 输出信号INT1接至MCU，其作用是隔离波形整形，降低误判率，提高测量的可靠性和仪器 工作稳定性。
参见图IO，长度检测装置12包括电缆绞车3和井口支架8，其中，参见图7，电缆绞车 3设有用于纏绕电缆11的巻筒31和巻筒架32，巻筒架32上安装有用于与MCU相连接的电 缆接口36,电缆11的一端与电缆接口36相连，另一端与探头10相连。参见图8，井口支架 8设有用于收放电缆11的滑轮83和滑轮架84，滑轮架84上安装有光电编码盘87和用于与 MCU相连接的信号接口 88，光电编码盘87的输出端接至信号接口 88。滑轮架84下方固定 安装有用于插入井口套管82的底座85。
参见图4，光电编码盘87的水位深度信号调理电路利用两个NPN三极管基极连接光电 脉冲，使集电极上拉到+5伏组成了反相器，经TTL逻辑电路调理最终送入MCU，其作用是 电平转换和缓冲滤波的作用并有一定的隔离效果，有效地保护了仪器内部电路，使之稳定、 正常工作。光电编码盘为+12伏供电。
参见图2，为MCU接口的结构，为传统技术，不做详述。
参见图l，本机20设有键盘21、 MCU、显示器23和报警器24，本机20安装有电池30 和充电接口34 (参见图9)及LED指示灯26。参见图2，探头10信号的电缆接口 36、光电 编码盘87的信号接口 88、键盘21、显示器23和报警器24分别与MCU相连。MCU连接有 EEPROM存储器25。
参见图IO，电缆绞车3和井口支架8之间设有地线连接电缆27。由于水位深度与井口滑 轮中电缆ll成比例关系，光电编码盘87的脉冲数量与深度成正比。在探头接触水面瞬间， 探针与探头外壳形成回路，发出信号，MCU接收并记录水面检测信号和水位深度信号，进行 水位深度的显示和报警。报警器24为声音报警器，安装在仪器内部。作为数字显示仪表的本 机面板如图9所示。
下面说明本实用新型地下水位探测仪的安装和工作过程。参见图10-
1. 将井口滑轮底座插入地面井口套管内，绞车固定在距井口滑轮2米处地面上。探头绕
过井口滑轮垂直通过插筒系到井内。
2. 将探测仪深度记录与井口滑轮深度记录插孔一一对应插好，绞车水位记号与探测仪水 位记号插座一一对应插好。
3. 电缆距探头2米处有一个2米标记，下放探头时，将2米标记对准井口零点，2米是 起始深度。也就是说探头已下放2米，深度从2米开始计数。4.打开电源，手摇绞车速度均匀下放电缆，这时，仪器随着电缆下放，深度自动记录， 当探头接触到水面时，仪器发出"嘟--嘟-嘟"报警声音，同时LED指示灯26亮，表示探头 已进入水中，仪器将此刻的水位深度数值锁存，可以读取水位锁存值。
下面具体说明本实用新型地下水位探测仪的操作使用方法。
1. "0"点设置
参见图9，深度是通过井口滑轮带动光电编码盘实现记录的，下放电缆过程中，速度要 均匀，电缆要与滑轮接触吻合，不要打滑。为了使电缆平稳下放，在距探头2米处作了一个 标记，也就是说，深度记录"0"点为2米。称2米为起始深度，起始深度可以任意设置。将 "设置/测量"开关打到"设置"，按"参数"键显示
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表示"0"记号是2米，也就是说深度从2米开始记录，如果从3米开始记录，那么就将 此数设为3米，深度从3米开始记录。 2.起始深度和深度系数设置
第一步将"设置/测量"开关打到"设置"位置，按"参数"键，要设置的数码管闪烁， 每按一次"参数"键数码管右移一位，按"上调、下调"键调整数字。比如起始深度设定为 2米、则显示
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第二歩继续按"参数"键，显示
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出厂时己设置为4000, 4000为深度系数，不要改动( 第三步设置小数点位置，显示
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最右边一位数码管为2，表示小数点后2位小数，如果设为3，表示小数点后3位小数c 一般设计为井口滑轮旋转一周对应系数值为4000。U i"i i—i I U U U
如果使用时间久远滑轮有磨损，测量精度超过误差范围，可通过改变深度系数实现误差 校正。
3.仪器显示
本仪器测量状态时，窗口有4个参数显示，左边窗口显示参数号，右边窗口显示参数值。
1号参数显示电缆下放深度，深度为加减计数，下放时为加计数、上提时为减计数。 2号参数显示探头接触到水面的深度值，也就是水位值，当探头碰到水面的瞬间深度 值被锁存。无论探头继续下放，此时的水位值也不会变化，以便人工抄录。
3号参数显示的是"0"点记录值，如果电缆已下放2米，贝ij2米标记就是"0"点记
录值，称为起始深度。
4号参数显示深度系数值，本仪器出厂时，均设置的是4000。
当探头碰到水面时，仪器发出"嘟-嘟-嘟"的报警声，这时，LED指示灯26亮，表示探 头进入水内，按"参数"键显示2号参数，2号参数即是水位值。按"上调"键解除报警声 音，LED指示灯26熄灭。注意不要按"复位"键，如果按动"复位"，锁存水位值及1号参 数深度值将被消除，只有在开始下放电缆时，对好"0"点后才按"复位"键。当探头出水面 时LED指示灯26熄灭。
仪器可连续运行48小时，当打开电源开关，仪器发出持续报警声音，表示仪器电量不足， 必须充电，使用本机充电接口 43时，充电器红插头接面板电源"+"极，黑插头接"_"极， 充电器指示灯显示红色，当指示灯变为绿色时，表示充满。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的 构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计方案前提下，本领域中普通工程技术人员对 本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新 型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
权利要求1.地下水位探测仪，其特征在于包括探头(10)，用于获取地下水面检测信号；及其电缆(11)和所述电缆(11)的长度检测装置(12)，用于将所述探头(10)系于井下并获取水位深度信号；和本机(20)，用于指令操作、接收水面检测信号和水位深度信号、水位深度的显示和报警；其中，所述本机(20)设有键盘(21)、MCU、显示器(23)和报警器(24)，所述探头(10)、长度检测装置(12)、键盘(21)、显示器(23)和报警器(24)分别与所述MCU相连。
2. 根据权利要求1的地下水位探测仪，其特征在于其中所述探头(10)包括壳体(1)， 所述壳体(1)设有通孔(5)，在所述通孔(5)中通过支架(6)固定有探针(7)，所述探针(7) 的上端部通过螺钉(2)与所述电缆(11)芯线相连接。
3. 根据权利要求1或2的地下水位探测仪，其特征在于其中所述长度检测装置(12) 包括电缆绞车(3)和井口支架(8)，其中，所述电缆绞车(3)设有用于纏绕所述电缆(11) 的巻筒(31)和巻筒架(32),所述巻筒架(32)上安装有用于与所述MCU相连接的电缆接口(36)，所述电缆(11)的一端与所述电缆接口 (36)相连，另一端与所述探头(10)相连； 所述井口支架(8)设有用于收放所述电缆(11)的滑轮(83)和滑轮架(84)，所述滑轮架(84)上安装有光电编码盘(87)和用于与所述MCU相连接的信号接口 (88)，所述光电编码 盘(87)的输出端接至所述信号接口 (88)。
4. 根据权利要求3的地下水位探测仪，其特征在于其中所述滑轮架(84)下方固定安 装有底座(85)。
5. 根据权利要求4的地下水位探测仪，其特征在于其中所述电缆绞车(3)和井口支架(8) 之间设有地线连接电缆(27)。
6. 根据权利要求5的地下水位探测仪，其特征在于其中所述MCU连接有EEPROM存储器 (25)和LED指示灯(26)。
7. 根据权利要求6的地下水位探测仪，其特征在于其中所述本机(20)安装有电池充 电接口 (34)。
8. 根据权利要求2的地下水位探测仪，其特征在于其中所述壳体(1)和探针(7)采 用不锈钢制成，所述支架(6)采用尼龙制成。
9. 根据权利要求8的地下水位探测仪，其特征在于其中所述壳体(1)设有通气孔(9)。
专利摘要本实用新型提供的地下水位探测仪，包括探头、电缆和电缆长度检测装置以及本机，本机设有键盘、MCU、显示器和报警器，探头、长度检测装置、键盘、显示器和报警器分别与MCU相连。其中探头壳体设有通孔、通气孔、支架和探针，探针通过支架固定在通孔的中心轴线上，探针的上端部通过螺钉与电缆芯线相连，电缆由通孔中引出。本实用新型地下水位探测仪及其探头的优点是由于采用了获取地下水面检测信号的探头和获取水位深度信号的长度检测装置，以及具有键盘、MCU、显示器和报警器的水位深度的本机进行显示和报警，大大提高了测量的准确度和自动化程度，结构简单，使用方便，适用于深井水位测量。
文档编号G01F23/02GK201311311SQ20082012461
公开日2009年9月16日 申请日期2008年12月12日 优先权日2008年12月12日
发明者博 彭 申请人:博 彭