水位流速流量监测一体化监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了水位流速流量监测一体化监测系统及方法，涉及水利和水文监测设备技术领域，包括控制模块，其特征在于，所述控制模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一晶振。本发明专利技术解决超声波的监测需要采用外置晶体管驱动进行启振后，需要通过超声波接收器进行频率调谐的问题。行频率调谐的问题。行频率调谐的问题。

【技术实现步骤摘要】
水位流速流量监测一体化监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及水利和水文监测设备
，特别涉及水位流速流量监测一体化监测系统及方法。

技术介绍

[0002]监测控制河道的水位和流量是水利防洪抗洪工作不可缺少的工作，在监测时，将监测设备置于检测点，启动设备后，通过设备内发射超声波照射并接收其回波，根据接收回波进行分析，以获得水面至超声波发射点的距离、距离变化率、方位、高度等信息，而现有技术中，超声波的监测需要采用外置晶体管驱动进行启振，并对超声波接收器进行频率调谐，因调谐电路经谐振电路选频后，利用变压器互感进行输出，当持续电路不稳定时，会导致发射的振荡频率和接收的频率不一致，测量出现误差，因此需要进行计算或对信号进行补偿。

技术实现思路

[0003]针对上述技术问题，本专利技术的目的是提供水位流速流量监测一体化监测系统，包括控制模块，所述控制模块包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一三极管D1、第二三极管D2、第三三极管D3、第四三极管D4、第一晶振X1，所述第一电阻R1一端和电源连接，另一端和第二运算放大器U2反相端、第二电阻R2一端连接，第二电阻R2另一端和第一运算放大器U1同相端、第三电阻R3一端连接，第三电阻R3另一端和接地端连接，第二运算放大器U2同相端和第一运算放大器U1反相端连接，第二运算放大器U2输出端和第一三极管D1基极连接，第一三极管D1集电极和电源连接，第一三极管D1发射极和第四电阻R4一端连接，第四电阻R4另一端和第二三极管D2基极、第五电阻R5一端连接，第五电阻R5另一端和第三三极管D3集电极连接，第二三极管D2集电极和第六电阻R6一端、第七电阻R7一端、第一晶振X1一端连接，第二三极管D2发射极和接地端连接，第七电阻R7另一端和第八电阻R8一端、电源连接，第三三极管D3集电极和第八电阻R8另一端、第一晶振X1另一端连接，第三三极管D3基极和第四三极管D4发射极连接，第三三极管D3发射极和接地端连接，第四三极管D4集电极和电源连接，第四三极管D4基极和第一运算放大器U1输出端连接：为防止超声波需要外接晶体管驱动进行启振，先设置第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3进行串联分压，将第一电阻R1与第二电阻R2之间与第一运算放大器U1反相端连接，第二电阻R2与第三电阻R3与第一运算放大器U1同相端连接，保证第二运算放大器U2反相端电压信号大于第一运算放大器U1同相端，振荡时，对第一运算放大器U1反相端和第二运算放大器U2同相端提供振荡前的频率设置信号，第一运算放大器U1和第二运算放大器U2将同相端和反相端进行差分，并反差分振荡信号到输出端，频率设置信号由升压电路提供，升压起始阶段时，第一运算放大器U1反相端电压信号小于第一运算放大器U1同相端，第一运算放大器U1输出端反馈信号到第四三极管D4基极，第四三极管D4导通，电源你信号经第
四三极管D4集电极、发射极后分两路到达第三三极管D3基极和第七电阻R7，到达第三三极管D3基极使第三三极管D3导通，到达第七电阻R7的电压信号因第四三极管D4发射极电位大于电源信号到达第七电阻R7的电位，同时第七电阻R7电位差大于第一晶振X1电位差，电源信号到达第一晶振X1进行启振，随第一运算放大器U1反相端等于或大于第一运算放大器U1同相端时，第四三极管D4截止：考虑到启振时，第一运算放大器U1和第二运算放大器U2输出端处于信号死区区间时，会导致第一晶振X1停止启振过程，设置第八电阻R8，第四三极管D4发射极到达第七电阻R7时，先经第八电阻R8，当第四三极管D4截止后，第八电阻R8对第七电阻R7反馈到第三三极管D3的信号进行上拉，保证第一晶振X1持续启振，随第二运算放大器U2同相端大于第二运算放大器U2反相端时，第二运算放大器U2输出端输出信号到第一三极管D1基极，第一三极管D1导通，电源信号经第一三极管D1发射极、第四电阻R4、到达第二三极管D2基极和第五电阻R5，第二三极管D2导通，电源经第七电阻R7的信号经第二三极管D2发射极到接地端形成回路，第一晶振X1电位差下降停止，同时到达第五电阻R5的信号到达第一晶振X1另一端，因第四三极管D4截止，第一晶振X1振荡，设置第五电阻R5防止电源信号经第八电阻R8后到达第二三极管D2基极形成回流，导致第一晶振X1另一端电位下降无法振荡。
[0004]进一步的，所述控制模块还包括第一继电器K1、第九电阻R9、第十电位器R10、第一电容C1，所述第一继电器K1线圈一端第一晶振X1一端连接，第一继电器K1线圈另一端和接地端连接，第一继电器K1常闭辅助触点一端和电源连接，第一继电器K1常闭辅助触点另一端和第一继电器K1常开辅助触点一端、第九电阻R9一端连接，第一继电器K1常开辅助触点另一端和接地端连接，第九电阻R9另一端和第十电位器R10一端连接，第十电位器R10另一端和接地端连接，第十电位器R10抽头端和第一电容C1一端连接，第一电容C1另一端和接地端连接：为防止频率设置信号需要外设以及外设后不便于调节，让经过第五电阻R5的信号到达第一晶振X1另一端的同时，经第一继电器K1线圈，第一继电器K1两组辅助触点跳变，第一继电器K1常闭辅助触点断开，第一继电器K1常开辅助触点闭合，第一电容C1信号经第九电阻R9、第一继电器K1常开触点或第十电位器R10形成回路，反之，电源信号经第九电阻R9、第十电位器R10一端、第十电位器R10抽头端、第一电容C1一端，经第一电阻R1抽头端的信号先经第一电容C1进行升压，实现对第一运算放大器U1反相端和第二运算放大器U2同相端的信号延时，调节时，通过调整第十电位器R10旋钮，改变第十电位器R10两端距第十电位器R10抽头端的分压比，进而调节第一电容C1升压充能的时长，既第一运算放大器U1反相端和第二运算放大器U2同相端的延时时间，实现内置启振的频率调节。
[0005]进一步的，所述控制模块还包括第十一电阻R11、第十二电阻R12，所述第十一电阻R11一端和第一运算放大器U1输出端连接，另一端和电源、第十二电阻R12一端连接，第十二电阻R12另一端和第二运算放大器U2输出端、第一三极管D1基极连接：为防止内置振荡时第一运算放大器U1和第二运算放大器U2其一在输出时，导致电源信号过流损坏第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第四三极管D4、第一三极管D1，设置第十一电阻R11和第十二电阻R12进行限流。
[0006]进一步的，所述控制模块还包括第五发光二极管D5、第六发光二极管D6，所述第五发光二极管D5阳极和阴极分别串接在第三三极管D3集电极和第一晶振X1另一端，第六发光
二极管D6阳极和阴极分别串接在第二三极管D2集电极和第一晶振X1一端：为防止无法提供频率检测接口，同时外置检测对第一晶振X1进行干扰，设置第五发光二极管D5和第六发光二极管D6提供振荡频率检测接口，需要连接时，通过第五发光二极管D5和第六发光二极管D6与检测电路的光电三极管光耦合，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水位流速流量监测一体化监测系统，包括控制模块，其特征在于，所述控制模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一晶振，所述第一电阻一端和电源连接，另一端和第二运算放大器反相端、第二电阻一端连接，第二电阻另一端和第一运算放大器同相端、第三电阻一端连接，第三电阻另一端和接地端连接，第二运算放大器同相端和第一运算放大器反相端连接，第二运算放大器输出端和第一三极管基极连接，第一三极管集电极和电源连接，第一三极管发射极和第四电阻一端连接，第四电阻另一端和第二三极管基极、第五电阻一端连接，第五电阻另一端和第三三极管集电极连接，第二三极管集电极和第六电阻一端、第七电阻一端、第一晶振一端连接，第二三极管发射极和接地端连接，第七电阻另一端和第八电阻一端、电源连接，第三三极管集电极和第八电阻另一端、第一晶振另一端连接，第三三极管基极和第四三极管发射极连接，第三三极管发射极和接地端连接，第四三极管集电极和电源连接，第四三极管基极和第一运算放大器输出端连接。2.根据权利要求1所述的水位流速流量监测一体化监测系统，其特征在于，所述控制模块还包括第一继电器、第九电阻、第十电位器、第一电容，所述第一继电器线圈一端第一晶振一端连接，第一继电器线圈另一端和接地端连接，第一继电器常闭辅助触点一端和电源连接，第一继电器常闭辅助触点另一端和第一继电器常开辅助触点一端、第九电阻一端连接，第一继电器常开辅助触点另一端和接地端连接，第九电阻另一端和第十电位器一端连接，第十电位器另一端和接地端连接，第十电位器抽头端和第一电容一端连接，第一电容另一端和接地端连接。3.根据权利要求1所述的水位流速流量监测一体化监测系统，其特征在于，所述控制模块还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：燕永存，程传民，杨金宝，张涛，司洪恩，孙寿鹏，
申请(专利权)人：济南和一汇盛科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：