一种应力应变计应用于水文铅鱼缆道触底测深系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种应力应变计应用于水文铅鱼缆道触底测深系统；包括称重模块及与称重模块连接的称重传感器，所述称重模块包括芯片U7，芯片U7内置激励电源模块、运算放大器模块、ADC模块、通讯模块，所述激励电源和运算放大器分别与称重传感器的电源端和信号端连接。本实用新型专利技术通过应变片在接触到河底前后的形变导致的电阻变化来要得到触底信号，通过安装的计数器测量出水深，避免了由于河底深度而引起的信号不稳定问题。引起的信号不稳定问题。引起的信号不稳定问题。

【技术实现步骤摘要】
一种应力应变计应用于水文铅鱼缆道触底测深系统


[0001]本技术涉及一种应力应变计应用于水文铅鱼缆道触底测深系统。

技术介绍

[0002]水文缆道能把水文测验仪器送到测验断面任意指定位置的索道，是河道测流速的设备一种，但目前河道断面测深常规信号检测装置会发生误工作或不工作情况，影响水文正常测验精度。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本技术提供了一种应力应变计应用于水文铅鱼缆道触底测深系统。
[0004]本技术通过以下技术方案得以实现。
[0005]本技术提供的一种应力应变计应用于水文铅鱼缆道触底测深系统；包括称重模块及与称重模块连接的称重传感器，所述称重模块包括芯片U7，芯片U7内置激励电源模块、运算放大器模块、ADC模块、通讯模块，所述激励电源和运算放大器分别与称重传感器的电源端和信号端连接。
[0006]所述称重传感器包括四个应力应变传感器，四个应力应变传感器依次串联，串联后两个相对接点分别与称重模块的运算放大器连接，另外两个接点与称重模块的激励电源模块连接。
[0007]所述激励电源模块包括三级管Q2，三极管Q2的集电极与电源VCC连接，三极管Q2的集电极与称重传感器连接，三极管Q2的发射极和基极还分别与芯片U7的1脚和3脚连接，三极管Q2的集电极还依次与电容C19和电阻R12的前极连接，电容C19和电阻R12的前极还依次与芯片U7的3脚连接，所述电容C19的后极分别与芯片U7的5脚和电容C20的后极连接，电容C20的后极与芯片U7的7脚连接，电阻R12的后极分别与芯片U7的4脚及电阻R13的前极连接，电阻R13的后极与芯片U7的5脚连接。
[0008]所述运算放大模块通过芯片U7的7脚、8脚、9脚、10脚分别与称重传感器的信号端连接，芯片U7的7脚和8脚之间通过电容C21连接，芯片U7的9脚和10脚之间通过电容C22连接，所述芯片U7的8脚和9脚上还分别连接有一个电阻在电容C21或电容C22前端。
[0009]所述芯片U7的16脚与电源VCC连接，芯片U7的16脚还与电容C23连接后与其15脚和14脚接地。
[0010]所述芯片U7的11脚和12脚与显示设备连接。
[0011]本技术的有益效果在于：通过应变片在接触到河底前后的形变导致的电阻变化来测量河底的深度，避免了由于河底深度而引起的信号不稳定问题。
附图说明
[0012]图1是本技术的测深系统结构示意图；
[0013]图2是本技术的测深电路原理示意图；
[0014]图3是本技术的传感器电路原理示意图；
[0015]图4是本技术的称重模块安装结构示意图；
[0016]图5是本技术称重传感器结构示意图；
[0017]图6是本技术的测深系统单条测深垂线完整测深过程传感器公斤值—时间变化过程曲线；
[0018]图7是本技术的测深系统相同垂线同级水位多次测深数据统计表；
[0019]图8是本技术的测深系统相同垂线同级水位多次测深数据统计表；
[0020]图9是本技术的测深系统传感器测深数据与经纬仪/全站仪测量值统计表；
[0021]图10是本技术的测深系统测流水深对比曲线；
[0022]图中：1-铅鱼，2-称重传感器，21-基片，22-应变片，23-覆盖膜，24-引线，3-称重模块，4-升降索，5-主索，6-行车，7-循环索，8-游轮，9-起重索，10-行走绞车，11-升降绞车，12-升降位移计数器。
具体实施方式
[0023]下面进一步描述本技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0024]如图1所示，一种应力应变计应用于水文铅鱼缆道触底测深系统；包括称重模块及与称重模块连接的称重传感器，所述称重模块包括芯片U7，芯片U7内置激励电源模块、运算放大器模块、ADC模块、通讯模块，所述激励电源和运算放大器分别与称重传感器的电源端和信号端连接。系统通过传感器将压力转换为电信号，即传感器内部的电阻应变片感应到压力后，电阻发生微笑变化，HX711将信号调整到A/D能采集的范围，然后由A/D进行采集，接着把采集到的24位高低电平通过DOUT送到单片机就进行处理，单片机处理和判断后，把数字信号输送到显示设备中。
[0025]如图3所示，所述称重传感器包括四个应力应变传感器，四个应力应变传感器依次串联，串联后两个相对接点分别与称重模块的运算放大器连接，另外两个接点与称重模块的激励电源模块连接。
[0026]金属电阻应变式传感器是一种利用金属电阻应变片将应变转换成电阻变化的传感器。
[0027]电阻应变片的工作原理是基于金属导体的电阻-应变效应，当金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将相应发生改变。用K描述金属导体的电阻-应变效应应用应变灵敏系数，由导体电阻的相对变化ΔR/R与其长度相对变化Δl/l的比值决定：
[0028][0029]上式ε＝Δl/l为轴向应变。
[0030]假设一金属电阻丝长为l、截面积S、电阻率为ρ，在其未受力时，原始电阻为
[0031][0032]当电阻丝受到拉力F作用时，伸长量为Δl，横截面积变为S
’
，电阻率改变Δρ，故引
起电阻值变化ΔR。经过变换其应变灵敏系数为
[0033]但是对于金属材料来说，很小。所以，在应变极限内，金属材料电阻的相对变化与应变成正比，即
[0034][0035]使用应变片测量应变或应力时，是将应变片牢固地粘贴在被测弹性试件上(此处为悬臂梁)，当试件受力变形时，应变片的金属敏感栅随之相应变形，从而引起应变片电阻的变化。如果应用测量电路和仪器测出应变片的电阻值变化ΔR，根据上式可得到被测试件的应变值ε，而根据应力-应变关系
[0036]σ＝Eε
[0037]式中，E为试件材料弹性模量；σ为试件的应力；ε为试件的应变。
[0038]计算可得应力值σ。
[0039]本技术的应变传感器结构如图5所示，它由敏感栅作为应变片，将应变片安装在基座上，在使用覆盖膜将敏感栅密封，敏感栅的两端与引线连接作为应变传感器的两极，通过基片的变形使敏感栅发生形变而改变其内的电阻值，在安装时在悬臂梁的上下两面各贴两个应变片。两臂差动工作电桥的输出灵敏度将提高，并且能消除非线性误差，差动工作电桥还能起到温度补偿的作用。
[0040]如图1和2所示，所述激励电源模块包括三级管Q2，三极管Q2的集电极与电源VCC连接，三极管Q2的集电极与称重传感器连接，三极管Q2的发射极和基极还分别与芯片U7的1脚和3脚连接，三极管Q2的集电极还依次与电容C19和电阻R12的前极连接，电容C19和电阻R12的前极还依次与芯片U7的3脚连接，所述电容C19的后极分别与芯片U7的5脚和电容C20的后极连接，电容C20的后极与芯片U7的7脚连接，电阻R12的后极分别与芯片U7的4脚及电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应力应变计应用于水文铅鱼缆道触底测深系统，其特征在于：包括称重模块及与称重模块连接的称重传感器，所述称重模块包括芯片U7，芯片U7内置激励电源模块、运算放大器模块、ADC模块、通讯模块，所述激励电源和运算放大器分别与称重传感器的电源端和信号端连接。2.如权利要求1所述的应力应变计应用于水文铅鱼缆道触底测深系统，其特征在于：所述称重传感器包括四个应力应变传感器，四个应力应变传感器依次串联，串联后两个相对接点分别与称重模块的运算放大器连接，另外两个接点与称重模块的激励电源模块连接。3.如权利要求2所述的应力应变计应用于水文铅鱼缆道触底测深系统，其特征在于：所述激励电源模块包括三级管Q2，三极管Q2的集电极与电源VCC连接，三极管Q2的集电极与称重传感器连接，三极管Q2的发射极和基极还分别与芯片U7的1脚和3脚连接，三极管Q2的集电极还依次与电容C19和电阻R12的前极连接，电容C19和电阻R12的前极还依次与芯片U7的3脚连...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸿，曹江涛，贾俊亮，刘培锋，郭成山，李钦隆，褚杰辉，何继宏，高夏晖，王勇，赵勇浈，杨磊，张保军，雷文祥，郭永旭，温耀，陈柄乾，白洋洋，李瑞，谢秉豫，刘培强，杨朔，刘瑞芳，王雪瑶，张瑶，武晓梅，王英杰，肖礼军，蒙贵荣，向秋林，年维，鲁亚洲，王玉航，何宗林，解华刚，田前艳，严蕊，田茂蛟，
申请(专利权)人：黄河水利委员会中游水文水资源局，
类型：新型
国别省市：