智能压力式波高仪制造技术

本实用新型专利技术属于液位测试领域，涉及一种智能压力式波高仪，其包括频率信号输出液位变送器(1)、电压信号输出温度电导率变送器(2)、单片机微控制器(3)、TEDS电子表格存储器(4)和总线接口模块(6)，其中频率信号输出液位变送器(1)、电压信号输出温度电导率变送器(2)、TEDS电子表格存储器(4)和总线接口模块(6)分别与单片机微控制器(3)连接。本实用新型专利技术的智能压力式波高仪具有温度和盐度补偿功能，可实现波高数据远距离传输，并且能自动、实时采集波浪数据，特别适用于海洋波浪变化长期在线观测，对水利、水文和海洋测绘的在线水位观测也有重要意义。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于液位测试领域，涉及ー种智能压カ式波高仪，适用于海洋、江河、湖泊及其他天然水体的波浪測量。
技术介绍
压カ式波高仪是集传感器技术、电子技术、计算机技术和水文观测技术为一体的ー种新型水位计。传统的波浪观测大部分是采集単一水位变化数据，然后通过简单人工记录的方法。这种水位计采集数据量小，仅限于静态观测，对长期在线波浪变化的观测不适合，而且在传统波高计算中，不同水域温度和盐度的影响经常被忽略。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供了ー种具有温度和盐度补偿功能、可实现波高数据远距离传输、并且能自动、实时采集波浪数据，特别适用于海洋波浪变化长期在线观测的智能压カ式波高仪。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案ー种智能压カ式波高仪，其特征是在于所述智能压カ式波高仪包括频率信号输出液位变送器I、电压信号输出温度电导率变送器2、单片机微控制器3、TEDS电子表格存储器4和总线接ロ模块6，其中，频率信号输出液位变送器I、电压信号输出温度电导率变送器2、TEDS电子表格存储器4和总线接ロ模块6分别与单片机微控制器3连接。所述频率信号输出液位变送器I包括依次连接的压カ传感器11、第一阻抗匹配电路12和电压/频率转换电路13。所述电压信号输出温度电导率变送器2包括依次连接的温度电导率传感器21和第二阻抗匹配电路22。所述总线接ロ模块6采用RS485总线接ロ，并且在协议上支持IEEE1451. 2标准。所述智能压カ式波高仪还包括电源模块7以及与电源模块7连接的电源管理模块5，并且电源管理模块5还分别与单片机微控制器3、频率信号输出液位变送器I和电压信号输出温度电导率变送器2连接。所述单片机微控制器3采用MSP430系列单片机集成电路芯片。所述压カ传感器11为扩散硅压カ传感器。本技术的智能压カ式波高仪与现有技术相比，具有以下的有益效果I、本技术采用智能化设计，设备稳定性好、低功耗；温度电导率补偿部分的设计使得系统总体精确度高；开放的用户操作，用户可设置仪表工作參数；系统可实现长时间在线检测不同水域的波高变化，满足了自动化监测技术的检测要求。2、本技术采用了温度电导率传感器，可以实时对同一測量点进行温度和电导率測量，并且在最終液位计算中作为盐度补偿的依据，从而在很大程度上减小了传统波高计算中利用固定水盐度计算波高的误差。3、本技术采用单片机技术和水文检测技术相结合，简化了硬件电路，扩充了測量功能，并采用IEEE1451的自补偿方法，三个參数获取的同时性得到保证，通过内嵌的补偿方法，提高测量精度。4、 本技术采用基于IEEE1451标准的网络化智能传感器，利用STM模块和电子数据表格进行传感器数据的读入和执行器參数的设定来实现传感器的“即插即用”功能。并支持RS485总线连接。5、本技术支持低功耗运行，并具有能量监测和自动诊断功能。6、本技术实现微型化与一体化设计，设备防水性好、可靠性高。附图说明图I为本技术智能压カ式波高仪的结构示意图。附图标记I频率信号输出液位变送器2电压信号输出温度电导率变送器3单片机微控制器 4 TEDS电子表格存储器5电源管理模块 6 总线接ロ模块7电源模块 11 压カ传感器12 第一阻抗匹配电路21 温度电导率传感器22 第二阻抗匹配电路具体实施方式以下结合附图，进一歩详细说明本技术。如图I所示，本技术的智能压カ式波高仪，包括频率信号输出液位变送器I、电压信号输出温度电导率变送器2、单片机微控制器3、TEDS电子表格存储器4、电源管理模块5、电源模块7和总线接ロ模块6。其中，频率信号输出液位变送器I、电压信号输出温度电导率变送器2、TEDS电子表格存储器4和总线接ロ模块6分别与单片机微控制器3连接。电源管理模块5分别与电源模块7、单片机微控制器3、频率信号输出液位变送器I和电压信号输出温度电导率变送器2连接。频率信号输出液位变送器I由检测波浪液位的高精度压カ传感器11、对该压カ传感器11的输出信号进行调理的第一阻抗匹配电路12以及将该第一阻抗匹配电路12的输出电压信号转换成频率信号的电压/频率转换电路13依次连接构成。在本实施例中，压カ传感器11采用扩散硅压カ传感器，该传感器采用了高性能、高可靠的硅压阻式压カ充油芯体组装而成。压カ接口和外壳均为不锈钢，具有良好的抗腐蚀性。扩散硅压カ传感器工作原理是被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上不锈钢或陶瓷，使膜片产生与介质压カ成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这ー变化，并转换输出ー个对应于这ー压カ的标准测量信号。电压信号输出温度电导率变送器2由检测水环境的温度和电导率的温度电导率传感器21、对该温度电导率传感器21的输出信号进行调理的第二阻抗匹配电路22依次连接构成。单片机微控制器3根据TEDS电子表格存储器4中通道信息和标准补偿參数对数字化的液位变化频率信号和温度电导率信号进行计算，生成采集数据，并且经过总线接ロ模块6输出。为增强系统的集成度，单片机微控制器3可采用MSP430系列单片机集成电路芯片，也可以采用其它能够实现数据处理和控制的芯片。总线接ロ模块6采用RS485总线接ロ，并且在协议上支持IEEE1451. 2标准。另外，所述阻抗匹配电路12、TEDS电子表格存储器4、单片机微控制器3、电源模块7和总线接ロ模块6集成于变送器线路板上，变送器线路板密封于防护等级为IP68的接线盒外壳中。工作过程本技术的工作过程包括信号采集、信号处理、信号输出三部分。信号采集过程通过压カ传感器11来感应波浪的水压，并将压力信号转化成电压信号，该电压信号经过第一阻抗匹配电路12、电压频率转换电路13后转化为频率信号。通过温度电导率传感器21来感应波浪水域的温度和电导率电压值，该温度和电导率两路电压信号经过第二阻抗匹配电路22进行滤波放大处理。信号处理过程频率信号输出液位变送器I输出的频率信号由单片机微控制器3内部的计数器读取；电压信号输出温度电导率变送器2输出的两路电压信号经过单片机微控制器3内部的模数转换芯片转换成数字信号。并且，单片机微控制器3利用电压输出温度电导率变送器2所得到的温度及电导率的数值，对照TEDS电子表格存储器4中所存储的温度、电导率和盐度的关系式，计算出波浪水域的盐度，然后利用温度以及上一步骤中所得到的盐度，根据TEDS电子表格存储器4中存储的温度、盐度和水密度的对应值，计算出水密度，最后利用频率信号输出液位变送器I所得到的水压的数值，根据P = P gh，其中P为压力，P为水密度，g为重力加速度，h为水深度，从而换算出波浪高度，即水深度h。信号输出过程所得数据最后经过总线接ロ模块6输出。以上实施方式仅用于说明本技术，而并非对本技术的限制，有关
的普通技术人员，在不脱离本技术的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本技术的范畴，本技术的专利保护范围应由权利要求限定。权利要求1.ー种智能压カ式波高仪，其特征是在于所述智能压カ式波高仪包括频率信号输出液位变送器(I)、电压信号输出温度电导率变送器(2 )、单片机微控制器(3 )、TEDS电子表格存储器(4)和总线接ロ模块(6)，其中，频率信号输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能压力式波高仪，其特征是在于：所述智能压力式波高仪包括频率信号输出液位变送器（1）、电压信号输出温度电导率变送器（2）、单片机微控制器（3）、TEDS电子表格存储器（4）和总线接口模块（6），其中，频率信号输出液位变送器（1）、电压信号输出温度电导率变送器（2）、TEDS电子表格存储器（4）和总线接口模块（6）分别与单片机微控制器（3）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李道亮，王聪，丁启胜，马道坤，鲍峰，
申请(专利权)人：中国农业大学，北京中农信联科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：