一种优化温度补偿时间的测斜仪及方法技术

本发明专利技术公开了一种优化测斜仪温度补偿时间的方法，测斜仪通信接口接收到采集指令后，单片机控制系统首先启动温度传感器的配置，配置完成后，发送开始转换指令给温度传感器，然后单片机控制系统启动定时器模块，定时，此时，温度传感器自主完成温度转换工作，单片机控制系统处于空闲状态，此时启动对MEMS传感器采集，单片机控制系统控制ADC采集电路，读取MEMS传感器输出数据，此时MEMS传感器与温度传感器同时采集，当定时结束后，单片机控制系统响应定时器中断，读取温度传感器转换后的温度值，然后用于温度补偿计算。本发明专利技术解决了测斜仪温补修正时采集温度传感器时间过长的问题，提高工作效率，同时也提高了温度补偿的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种优化温度补偿时间的测斜仪及方法
本专利技术涉及一种优化温度补偿时间的测斜仪，还涉及一种优化测斜仪温度补偿时间的方法，属于土木工程领域，应用于结构安全健康监测行业。
技术介绍
测斜仪是一种能有效且精确地测量深层水平位移的工程监测仪器。应用其工作原理可以监测土体、临时或永久性地下结构(如桩、连续墙、沉井等)的深层水平位移。目前测斜仪以大量应用于工程项目中。测斜仪传感器部分采用的是MEMS传感器作为倾角测量器件，而MEMS传感器受温度影响较大，测斜仪为高精度采集设备，需要对温度引起的测量误差进行修正，才能满足项目现场的使用。在测斜仪内部，安装有DS18B20作为温度传感器。数字温度传感器DS18B20为高精度数字传感器，直接输出温度值。但是DS18B20采集需要1秒的转换时间，每次采集都会消耗大量的时间在温度采集上面，影响测斜仪数据输出速率，在某些需要高速测量的领域，目前的测斜仪无法满足要求。
技术实现思路
针对上述的问题，本专利技术提供了一种优化温度补偿时间的测斜仪和一种优化测斜仪温度补偿时间的方法，使温度采集与角度测量同步进行，减少了测斜仪采集时间，同时温度与角度采集同步，提高了温度补偿的精度，使得测斜仪可以快速输出测量结果，提高了测斜仪的应用范围。本专利技术实现原理：一种优化温度补偿时间的测斜仪，主要由MEMS传感器，ADC采集电路，温度传感器，存储单元，STM32单片机和通信电路组成。MEMS传感器为测斜仪的倾角测量器件，是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器，与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、可实现智能化等特点。MEMS传感器输出模拟信号，连接到ADC采集电路，ADC采集电路将MEMS传感器输出的模拟信号转换为数字信号，然后ADC采集电路与STM32单片机连接，将数字信号输入STM32单片机。温度传感器采用数字温度传感器DS18B20，采用单总线直接与STM32单片机连接，通信电路采用485总线传输，通过STM32单片机的串口连接，所述STM32单片机内设定时器模块。MEMS传感器对温度特别敏感，当温度变化1℃时，MEMS传感器输出的角度变化0.008°/℃，在测斜仪的工作温度范围内(0℃～30℃)，角度变化最大可以达到0.24°，MEMS传感器随温度的变化远远超出了测斜仪传感器的角度要求，采用DS18B20温度传感器对MEMS传感器进行温度补偿修正。数字温度传感器DS18B20是常用的温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点，采用单总线与STM32单片机连接，数字温度传感器DS18B20输出数字信号。STM32单片机采集数字温度传感器DS18B20时，首先发送采集指令到数字温度传感器DS18B20，数字温度传感器DS18B20接收后开始采集转换，转换温度完成后，STM32单片机可以将数字温度传感器DS18B20的转换结果读出，完成一次温度数据采集。而DS18B20转换时间为800ms，此转换过程无需外部干涉，STM32单片机在此期间可以读取MEMS传感器角度数据。读取MEMS传感器角度数据完成后，再读取数字温度传感器DS18B20转换后的温度数据，可以实现MEMS传感器数据与D数字温度传感器DS18B20数据同步读取，可以提高温度补偿的精度，同时提高了单片机的使用效率，节约了采集时间。所述STM32单片机包括总线控制器、Corex-M3CPU、时针控制模块、定时器、电源管理模块、RTC/AWU、IO口、USART控制器、外部中断开关；Corex-M3CPU集成系统时基定时器和嵌套矢量中断控制器，并由总线控制器控制，Corex-M3CPU连接闪存存储器；总线控制器连接时针控制模块、定时器、电源管理模块、RTC/AWU、IO口、USART控制器和外部中断开关。一种优化测斜仪温度补偿时间的方法，其特征在于：测斜仪通信接口接收到采集指令后，STM32单片机首先启动数字温度传感器DS18B20的配置，配置完成后，发送开始转换指令给数字温度传感器DS18B20，然后STM32单片机启动定时器模块，定时800毫秒时间，此时，数字温度传感器DS18B20自主完成温度转换工作，STM32单片机处于空闲状态，此时启动对MEMS传感器采集，STM32单片机控制ADC采集电路，读取MEMS传感器输出数据。此时MEMS传感器与数字温度传感器DS18B20同时采集，当800毫秒时间到后，STM32单片机响应定时器中断，读取数字温度传感器DS18B20转换后的温度值，然后用于温度补偿计算。测斜仪在采集时，实现了MEMS传感器与数字温度传感器DS18B20的同步采集，节约了1秒的转换时间，可以使测斜仪在1秒内输出测斜仪角度数据，并且完后了温度补偿，提高了测斜仪数据精度，提高了测斜仪采集效率。本专利技术解决了测斜仪温补修正时采集温度传感器时间过长的问题，避免了单片机先采集温度再采集角度传感器的问题，通过应用单片机中断技术，实现了测斜仪角度与温度的同步采集，提高了测斜仪工作效率，同时也提高了温度补偿的精度。附图说明图1是本专利技术所述测斜仪内部电路连接示意图。图2是STM32单片机内部结构框图。图3是本专利技术所述测斜仪采集流程图。具体实施方式一种优化温度补偿时间的测斜仪，该测斜仪主要由STM32单片机(3)、ADC采集电路(2)、MEMS传感器(1)、温度传感器(4)、存储单元(5)，通信电路(6)等组成。STM32单片机(3)与ADC采集电路(2)通过SPI总线连接，SPI总线通信速率高，STM32单片机(3)可以实现快速操作ADC采集电路。温度传感器(4)采用的为数字温度传感器DS18B20，数字温度传感器DS18B20为常用的温度传感器，采用单总线与STM32单片机(3)的IO口引脚连接，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。数字温度传感器DS18B20的采集流程为采集前进行配置，然后等待数字温度传感器DS18B20内部自动转化，转换完成后，STM32单片机(3)通过单总线读取温度值。存储单元(5)与STM32单片机(3)通过I2C总线连接，存储单元(5)存储温度补偿系数，温度和角度采集完成后，STM32单片机(3)通过12C总线读取温补系数进行角度温度补偿。通信电路(6)与STM32单片机(3)通过串口连接，采用工业485总线，485总线传输距离长，方便测斜仪数据传输。如图2所示，STM32单片机(3)包括总线控制器、Corex-M3CPU、时针控制模块、定时器、电源管理模块、RTC/AWU、IO口、USART控制器、外部中断开关；Corex-M3CPU集成系统时基定时器和嵌套矢量中断控制器，并由总线控制器控制，Corex-M3CPU连接闪存存储器；总线控制器连接时针控制模块、定时器、电源管理模块、RTC/AWU、IO口、USART控制器和外部中断开关。如图3所示，一种优化测斜仪温度补偿时间的方法，当测斜仪通过485总线接收到采集指令时，测斜仪开始采集工作，首先STM32单片机(3)设置温度传感器(4)的工作参数，使其进入采集转换模式，并且设置单片机定时器模块，使定时器在800毫秒后产生中断。然后STM32单片机(3)控制ADC采集电路(2)开始采集M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种优化测斜仪温度补偿时间的方法，其特征在于：测斜仪通信接口接收到采集指令后，单片机控制系统首先启动温度传感器的配置，配置完成后，发送开始转换指令给温度传感器，然后单片机控制系统启动定时器模块，定时，此时，温度传感器自主完成温度转换工作，单片机控制系统处于空闲状态，此时启动对MEMS传感器采集，单片机控制系统控制ADC采集电路，读取MEMS传感器输出数据，此时MEMS传感器与温度传感器同时采集，当定时结束后，单片机控制系统响应定时器中断，读取温度传感器转换后的温度值，然后用于温度补偿计算。

【技术特征摘要】
1.一种优化测斜仪温度补偿时间的方法，其特征在于：测斜仪通信接口接收到采集指令后，单片机控制系统首先启动温度传感器的配置，配置完成后，发送开始转换指令给温度传感器，然后单片机控制系统启动定时器模块，定时，此时，温度传感器自主完成温度转换工作，单片机控制系统处于空闲状态，此时启动对MEMS传感器采集，单片机控制系统控制ADC采集电路，读取MEMS传感器输出数据，此时MEMS传感器与温度传感器同时采集，当定时结束后，单片机控制系统响应定时器中断，读取温度传感器转换后的温度值，然后用于温度补偿计算。2.根据权利要求1所述的一种优化测斜仪温度补偿时间的方法，其特征在于：定时时间为800毫秒。3.根据权利要求1所述的一种优化测斜仪温度补偿时间的方法，其特征在于：所述温度传感器是数字温度传感器DS18B20。4.根据权利要求1所述的一种优化测斜仪温度补偿时间的方法，其特征在于：单片机控制系统设有定时器模块。5.一种优化温度补偿时间的测斜仪，其特征在于：由单片机控制系统、ADC采集电路、MEMS传感器、温度传感器、存储单元，通信电路构成，单片机控制系统与ADC采集电路通过SPI总线连接，MEMS传感器与ADC采集电路连接，存储单元与单片机控...

【专利技术属性】
技术研发人员：李松，王辅宋，刘付鹏，谢镇，刘国勇，董元青，
申请(专利权)人：江西飞尚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36