手持式智能化地下水位激光测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种手持式智能化地下水位激光测量装置，该装置由ARM单片机控制，包括有激光发射与接收、信号处理、成果输出三个单元组成；通过成果发射器或接口与计算机连接；其特征在于：该装置设有壳体21，壳体21上设有面板22，面板22上设有总开关1、显示屏2、激光器按钮3、测量按钮4、保存数据按钮5、数据显示按钮6、GPS定位按钮7、清除按钮8、激光发射孔9及信号接收器10；壳体21内设有主板12，主板12上设有SD卡槽13，ARM单片机15、GPS芯片16、信号放大器17及信号过滤器18设置在主板12上，壳体21内还设有短信发射模块11及蓝牙20；利用锂电池14通过数据传输线19和数据传输线23分别给主板12、短信发射模块11及蓝牙20供电。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

 本技术属地下水位激光测量装置
，特别是一种用于水利、国土、地矿、环保、市政、地震等部门在观测井、抽水井水位量测的手持式智能化地下水位激光测量装置。
技术介绍
水位测量中按测量方式可分为浮子式、超声波式、激光式、压力式及感应式等多种形式。超声波液位计和激光液位计测量精度高，可靠性好，属于光波测量技术范畴。超声波水位仪由于波的自身原因，对于几十米到几百米的距离时误差较大，因而其测量范围较小。激光式水位计分为相位法、差频相位法、脉冲法；所谓相位法测距是将一调制信号对发射光波的光强进行调制，采用测定调制光波往返于被测距离的相位差，间接求得待测距离。差频相位法是用本振信号与调制信号相混频得到差频低频信号后，再对差频信号进行相位检测，它比相位法精度有所提高。这种差频相位法要求在被测距离两端有能够主动配合的目标。脉冲式激光水位测量仪是通过测量激光从发射到返回之间的时间来计算距离的。目前激光测距多采用相位法，该方法对反射目标有一定要求，即必须要求有反射镜或其它反射装置，工艺复杂，这种激光液位测量一般采用相位法。精密的短程光电测距系统基本上都是采用差频相位法测距。
技术实现思路
本技术是这样认为的，水是一种比较复杂的介质，激光照射到水面后，总有一部分（据有关资料介绍，纯水中反射率为2.2%，地下水反射率更高些）形成反射，这样就能被测距装置接收，测距装置同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是测距装置和被测量物体之间的距离；脉冲式激光水位测量，因为光速太快，约为3×108m/s，要想使分辨率达到1mm即0.001m，则传输时间测量电路必须能分辨出以下极短的时间：0.001m/(3×108m/s)=3ps,如要分辨出3ps的时间，电路实现起来造价太过高昂。采用激光回波分析，利用平均法则统计学算法可以简单实现毫米级的分辨率，最远检测距离可达200m，并且能保证响应速度。微弱光电信号的过滤、采集、转换与放大，在现阶段通过低温漂放大器可以得到实现，放大倍数满足要求。高可靠性、高精度、长距离、多功能，低功耗，一直是衡量测距仪性能的重要指标；针对上述，本专利技术旨在提供一种能够快捷、高效、便利的地下水位测量装置。本技术采用激光回波分析，利用平均法则这一统计学算法，实现毫米级的分辨率，最远检测深度可达200m，并且能保证响应速度。ARM单片机使本专利技术的功能、精度和质量大幅度提升，且电路简单，故障率低，可靠性高。本技术方案是这样的，该手持式智能化地下水位激光测量装置由ARM单片机控制，包括有激光发射与接收、信号处理、成果输出三个单元组成。由激光发射器、激光信号控制器、激光信号接收器组成激光发射与接收单元；由信号过滤器、信号放大器、运算器及GPS定位模块构成信号处理单元；由储存及显示器、成果发射器（短信发射模块、蓝牙）构成成果输出单元，通过发射器或接口与计算机连接。所述激光发射器和激光信号控制器将激光脉冲发出后，经观测井水面反射后，反射部分的激光返回到激光信号接收器，进入信号处理单元。信号接收器将激光信号转换为相应的电信号后，传输到信号过滤器，采用仪表放大技术利用ARM单片机实现基于数字相关的算法，改善信噪比，有效恢复淹没于强背景噪声中的微弱信号，极其微弱的激光反射信号经过滤转换器处理后，电信号经过信号放大器，所述仪表放大技术，可以进行微弱光电信号的检测与采集，具有尺寸小、低功耗、低温漂、高抗干扰、强信噪比、大倍数运放的特点。主要是去除共模干扰，放大有用信号，完成从水面反射回来的弱信号的检拾，达到ARM单片机的电平要求。之后电信号进入数据运算器进行运算以及GPS定位。运算后的成果通过数据传输线导入成果输出单元。运算成果包括测量时间、经纬度海拔高度、水位等，分三种方式输出成果。即时在本机储存、显示；通过由短信发射模块和蓝牙组成的成果发射器，分别通过短信发射模块、蓝牙同步传输到远程管理手机、PC端，完成了水位测量。本技术的精度高、成本低、携带方便、稳定性好，应用前景广阔。附图说明图1是本技术的原理框图；图2是本技术的面板结构示意图；图3是本技术的内部结构示意图。图中，1、总开关，2、显示器，3、激光器按钮，4、测量按钮，5、保存数据按钮，6、数据显示按钮，7、GPS定位按钮，8、清楚按钮，9、激光发射孔，10、信号接收器，11、短信发射模块，12、主板，13、SD卡槽，14、锂电池，15、ARM单片机，16、GPS芯片，17、信号放大器，18、信号过滤器，19、数据传输线，20、蓝牙， 21、壳体、22、面板，23、数据传输线。具体实施方式本技术具体实施方式是这样的，该手持式智能化地下水位激光测量装置由ARM单片机控制，包括有激光发射与接收、信号处理、成果输出三个单元组成。由激光发射器、激光信号控制器、激光信号接收器组成激光发射与接收单元；由信号过滤器、信号放大器、运算器及GPS定位模块构成信号处理单元；由储存及显示器、短信发射模块和蓝牙组成的成果发射器构成成果输出单元；通过成果发射器或接口与计算机连接。所述激光发射器和激光信号控制器将激光脉冲发出后，经观测井水面反射后，反射部分的激光返回到激光信号接收器，进入信号处理单元。信号接收器将激光信号转换为相应的电信号后，传输到信号过滤器，采用仪表放大技术利用ARM单片机实现基于数字相关的算法，改善信噪比，有效恢复淹没于强背景噪声中的微弱信号，极其微弱的激光反射信号经过滤转换器处理后，电信号经过信号放大器，所述仪表放大技术，可以进行微弱光电信号的检测与采集，具有尺寸小、低功耗、低温漂、高抗干扰、强信噪比、大倍数运放的特点。主要是去除共模干扰，放大有用信号，完成从水面反射回来的弱信号的检拾，达到ARM单片机的电平要求。之后电信号进入数据运算器进行运算以及GPS定位。运算后的成果通过数据传输线导入成果输出单元。运算成果包括测量时间、经纬度海拔高度、水位等，分三种方式输出成果。即时在本机储存、显示；通过由短信发射模块和蓝牙组成的成果发射器，分别通过短信发射模块、蓝牙同步传输到远程管理手机、PC端，完成了水位测量。手持式智能化地下水位激光测量装置设有壳体21，壳体21上设有面板22，面板22上设有总开关1、显示屏2、激光器按钮3、测量按钮4、保存数据按钮5、数据显示按钮6、GPS定位按钮7、清除按钮8、激光发射孔9及信号接收器10；壳体21内设有主板12，主板12上设有SD卡槽13，ARM单片机15、GPS芯片16、信号放大器17及信号过滤器18设置在主板12上，壳体21内还设有短信发射模块11及蓝牙20；利用锂电池14通过数据传输线19和数据传输线23分别给主板12、短信发射模块11及蓝牙20供电。使用时手持激光器，测量水位之前打开仪器总开关1，并按下激光器开关按钮3，打开激光发射器9以及信号接收器10。将仪器的激光器顶端竖直向下，对向水面。按下测量按钮4，激光发射器9发出的激光经由被测水面反射到达激光接收器10，使用者就可以在仪器显示板上读到所测水面的水位。同时使用者可以按下GPS定位按钮，获得本测量装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手持式智能化地下水位激光测量装置，该装置由ARM单片机控制，包括有激光发射与接收、信号处理、成果输出三个单元组成；由激光发射器、激光信号控制器、激光信号接收器组成激光发射与接收单元；由信号过滤器、信号放大器、运算器及GPS定位模块构成信号处理单元；由储存及显示器、短信发射模块和蓝牙组成的成果发射器构成成果输出单元；通过成果发射器或接口与计算机连接；其特征在于：该装置设有壳体（21），壳体（21）上设有面板（22），面板（22）上设有总开关（1）、显示屏（2）、激光器按钮（3）、测量按钮（4）、保存数据按钮（5）、数据显示按钮（6）、GPS定位按钮（7）、清除按钮（8）、激光发射孔（9）及信号接收器（10）；壳体（21）内设有主板（12），主板（12）上设有SD卡槽（13），ARM单片机（15）、GPS芯片（16）、信号放大器（17）及信号过滤器（18）设置在主板（12）上，壳体（21）内还设有短信发射模块（11）及蓝牙（20）；利用锂电池（14）通过数据传输线（19）和数据传输线（23）分别给主板（12）、短信发射模块（11）及蓝牙（20）供电。

【技术特征摘要】
1.一种手持式智能化地下水位激光测量装置，该装置由ARM单片机控制，包括有激光发射与接收、信号处理、成果输出三个单元组成；由激光发射器、激光信号控制器、激光信号接收器组成激光发射与接收单元；由信号过滤器、信号放大器、运算器及GPS定位模块构成信号处理单元；由储存及显示器、短信发射模块和蓝牙组成的成果发射器构成成果输出单元；通过成果发射器或接口与计算机连接；其特征在于：该装置设有壳体（21），壳体（21）上设有面板（22），面板（22）上设有总开关（1）、显示屏（2）、激光器按钮（3）...

【专利技术属性】
技术研发人员：张保祥，徐一峤，张保林，张立华，孟凡海，俆运海，田野，
申请(专利权)人：山东省水利科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：