内置旋转电极的电阻层析数据采集传感器制造技术

本发明专利技术属于电阻层析技术领域，涉及一种内置旋转电极的电阻层析数据采集传感器，包括同心的外层支撑圆环、中层支撑圆环和内层支撑圆环，在外层支撑圆环上排布有多个外层电极，在内层支撑圆环上排布有多个内层电极，在中层支撑圆环上排布有多个内、外引导电极；内引导电极、外引导电极和探测电极的数目均相等，并是外层电极数目的k倍；外引导电极和内引导电极采用特定的连接方法；中层支撑圆环受位置驱动电机的驱动而步进旋转；在位置驱动电机经历k次步进后，可实现对内层所有测量点的测量。本发明专利技术在无需改变当前传统的数据采集软硬件系统的情况下，解决了现有传感系统难以实现的空间多点测量问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电阻层析
，具体涉及一种内置三层结构、旋转电极的多点数据采集传感器的硬件系统设计。
技术介绍
一般传统的电阻层析数据采集系统的激励电极测量电极都是固定的，因此测量和采样位置也是固定的。这就意味着无论采用多高的采样频率，可采集的空间位置都必然受到很大的限制，而且获得独立测量数也是十分有限的。这是因为传统电阻层析数据采集系统中的传感器与外置的数据处理芯片用数据线物理连接，因此传感电极的位置必须固定， 从而无法全方位的量测。目前工程上已经采用过的改进方案有两类一类是增加电极数以获得更多的测量值；另一类是加快采用频率以获得更多的测量值。但是前一种方法必须大幅度修改目前电路芯板的硬件和相应的软件系统，可改进的空间已经达到极限。而后一种方法仍然存在大量对于同一检测对象的观察“死角”，并且不同频率下采样必然存在的时滞难以确定。这就希望在维持当前数据采集系统芯板结构的基础上，最大程度扩大独立的测量数并极大地扩大空间的可测量范围。一般情况下，现有的数据处理系统采样频率可以达到每秒500多副图，完全可以满足实时性的要求。因此在此条件下，改变电极传感器的结构极大地增加独立测量数完全有可能。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种电阻层析数据采集传感器， 在无需改变当前传统的数据采集软硬件系统的情况下，解决现有传感系统难以实现的空间多点测量问题，实现已有资源既充分又经济的利用。为此，本专利技术采用如下技术方案一种内置旋转电极的电阻层析数据采集传感器，包括同心的外层支撑圆环、中层支撑圆环和内层支撑圆环，所述的外层支撑圆环与内层支撑圆环之间固定连接，在所述的外层支撑圆环上排布有多个外层电极，在所述的内层支撑圆环上排布有多个内层电极，在中层支撑圆环的内表面和外表面分别排布有多个内引导电极和多个外引导电，各个内引导电极和各个外引导电极分别连接在中层支撑圆环的内表面和外表面上，并能够在中层支撑圆环的内表面或外表面的法线方向上移动；内引导电极、外引导电极和探测电极的数目均相等，并是外层电极数目的k倍；外引导电极和内引导电极的连接方法如下相邻的k个内引导电极，设第一个内引导电极与第一个外引导电极无错位连接，则该k个相邻的外引导电极，从第一个内引导电极开始，依次与外引导电极之间采用无错位连接、内错一位连接、 内错两位连接，直至第k个内引导电极内错位k-1位连接，下一组相邻的k个外引导电极， 再重复上述的连接方式，如此循环，直至所有的内引导电极与相应的外引导电极相连；从每个外层电极引出一条导线，中层支撑圆环受位置驱动电机的驱动而旋转；在位置驱动电机经历k次步进后，可实现对内层所有测量点的测量。作为优选实施方式，所述的内置旋转电极的电阻层析数据采集传感器，其特征在于，各个内引导电极和各个外引导电极通过弹簧分别连接在中层支撑圆环的内表面和外表面上；所述的内层电极、外层电极、内引导电极和外引导电极均勻排布在各自所在的支撑圆环上；所述的电阻层析数据采集传感器还包括与位置驱动电机相连的时钟开关，用于确保电机每步进一次的时间与采样一次时间相同。本专利技术的中层支撑圆环可固定在一个旋转座上，所述的中层支撑圆环通过旋转座受位置驱动电机的驱动而旋转。也可以采用下列方式实现中层电极的步进旋转在中层支撑圆环和外层支撑圆环之间设置有至少一圈滑槽，在中层支撑圆环与外层支撑圆环之间也设置有至少一圈滑槽，在各个滑槽内设置有滚珠架和滚珠，中层支撑圆环与外层及内层支撑圆环之间通过滚珠相连并能相对滑动。本专利技术利用固定在中间支撑环上的外引导电极和内引导电极，将内层探测电极通过错位引线与外层数据采集系统相连。在对中间支撑环多次步进后，所有的内层电极均可被遍历。本专利技术在不改变传统电学层析数据测量的基础上，仅仅增加一个利用位置驱动电机驱动的旋转中间层，就可以实现检测对象的多点测量，并极大地增加独立测量数。附图说明图1为本专利技术中层内置旋转电极结构剖面示意图。图2为本专利技术所示传感器整体横截面示意图。图3为本专利技术对应传感器的轴向剖面图。附图标记说明如下外层外层电极(可称为接触电极)与数据处理芯片之间的数据线-0、外层电极的支撑圆环-1、16个接触电极-2 ；中层位于中层支撑圆环外表面的16X3 = 48个内引导电极-3、圆环外表面 16X3 = 48个外引导电极_4、内、外引导电极之间的连接线-5 ；滚珠及滚珠架_10、位置驱动电机-11、定位开关-12，以及U形滑槽-13，驱动轮-14 ；内层48个内层电极(可称为探测电极)-8和内层电极的支撑圆环-9。具体实施例方式下面结合附图1、图2和图3对本专利技术实施例的结构与技术原理予以说明。本专利技术的传感器的结构包含三层，其中，内外层固定在一起，外层电极组和内层电极组相互位置不发生变化，而中间层可旋转。各层的基本组成如下将各个外层电极连接到数据处理芯片的多根数据线0 ；外层结构包括外层电极的支撑圆环_1、16个接触电极-2， 外层支撑圆环通过绝缘垫片和螺栓固定了 16个内层接触电极-2 ；中层结构包括中碳钢制作的中层支撑圆环，通过绝缘垫片和螺栓固定在的中层支撑圆环内表面的16X3 = 48个内引导电极-3、通过绝缘垫片和螺栓固定在中层支撑圆环外表面的16X3 = 48个外引导电极-4、中层支撑圆环内外表面电极分配连接线-5、滚珠及滚珠架-10、驱动电机11、时钟开关-12，中层支撑圆环与内层和外层之间各设置有两道U形滑槽-13 ；内层上包括48个探测电极-8、和内层电极的支撑圆环_9。在外层的电极布置以及与中心数据处理芯片的数据通讯方式都与传统的电学层析数据采集系统一样。中间层主要包括中间支撑圆环，内引导电极和外引导电极。设置在4中间支撑圆环内外表面的每个引导电极底部固定一个弹簧，允许每个电极沿中层支撑圆环的内表面或外表面法向垂直移动，即电极从完全与表面保持同一平面到高出1cm，以保证内外层电极与中层的外引导或内引导电极在一定弹簧压力下有效接触形成电路回路，并抵消多次运用后电极表面磨损引起的接触不良。本实例外层所使用的电极数目是依照当前传统工艺中最常用的16电极系统设计的。面向具体检测对象管道半径和时间及空间分辨率要求都不同，合理的选择传感器的数目以及大小，可有效地提高测量精度范围和独立测量数。 所有三层的每个电极的横截面都是圆形，以有利于通过中层接触形成数据传导的通路，外层放置一层金属屏蔽层起到静电屏蔽和支撑各层传感器的作用，整体结构如附图1、图2和图3所示。中层是整个专利技术和设计的核心所在。内引导电极和外引导电极的电极数各是外层电极数的三倍，内表面的每相邻的三个内引导电极，依次从处于同一个径向上的电极开始的三个电极使用无错位连接、内错一位连接和内错两位连接，如此循环至圆环上的所有电极。按照这样的连接方式仅仅需要旋转中间层，则外层测得检测空间所有48个不同的空间位置。中间支撑环与内层支撑环和外层支撑环之间均设置有上下两层高度位置完全对应的 “U”形滑槽，通过内外层和中间层滑槽中的滚珠架相连接。步进电极固定在中间支撑环上， 位置驱动电机的两个驱动轮与滚珠的直径相等并在下部滑槽中占两个滚珠位置，接通动力电源后，带动中间层电极旋转。中层支撑圆环内外分别有上下两个滑道。配置的时钟开关保证电机每步进一次的时间与采样一次本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种内置旋转电极的电阻层析数据采集传感器，包括同心的外层支撑圆环、中层支撑圆环和内层支撑圆环，所述的外层支撑圆环与内层支撑圆环之间固定连接，在所述的外层支撑圆环上排布有多个外层电极，在所述的内层支撑圆环上排布有多个内层电极，在中层支撑圆环的内表面和外表面分别排布有多个内引导电极和多个外引导电，各个内引导电极和各个外引导电极分别连接在中层支撑圆环的内表面和外表面上，并能够在中层支撑圆环的内表面或外表面的法线方向上移动；内引导电极、外引导电极和探测电极的数目均相等，并是外层电极数目的ｋ倍；外引导电极和内引导电极的连接方法如下：相邻的ｋ个内引导电极，设第一个内引导电极与第一个外引导电极无错位连接，则该ｋ个相邻的外引导电极，从第一个内引导电极开始，依次与外引导电极之间采用无错位连接、内错一位连接、内错两位连接，直至第ｋ个内引导电极内错位ｋ－１位连接，下一组相邻的ｋ个外引导电极，再重复上述的连接方式，如此循环，直至所有的内引导电极与相应的外引导电极相连；从每个外层电极引出一条导线，中层支撑圆环受位置驱动电机的驱动而旋转；在位置驱动电机经历ｋ次步进后，可实现对内层所有测量点的测量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：岳士弘，崔自强，何伯阳，陈荔，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12