專利名稱:無線潮位遙報儀的制作方法
本實用新型是關(guān)于測量儀器的實用新型。
目前，對驗潮井水位的測量都采用浮子式驗潮儀。這種驗潮儀由于采用浮漂，因而其測量精度差，且不能遙報。在深水泊位碼頭基床的開挖，拋填測量水位時，采用在岸上立木桿懸掛各色小旗，以大體顯示潮位的數(shù)值(以分米、米計)。當(dāng)逢霧天或作業(yè)點距岸較遠(yuǎn)時，難以看清，給施工帶來困難。
本實用新型的目的在于提供一種以其較高的測量精度，可靠的傳輸方法，先進的顯示方式的數(shù)字式無線潮位遙報儀。解決了江、河、湖泊水位及驗潮井潮位的測量，并為遠(yuǎn)離岸的水上施工，提供準(zhǔn)確的潮位。
該無線潮位遙報儀是由傳感器、發(fā)射機、接收機三部分組成。
傳感器圖1有上探極(1)和下探極(2)，兩金屬探極頭的垂直方向相距1厘米。下探極連有50K歐的電阻器(3)、外殼(4)為有機玻璃，內(nèi)有環(huán)氧樹脂(5)封固。為防止海水腐蝕，兩探極做鍍金處理。其工作原理為當(dāng)下探極沒有觸到水面時，傳動機構(gòu)中設(shè)置的繼電器Ⅰ和繼電器Ⅱ均不吸合。此時，電機倒轉(zhuǎn)，通過機械滾筒將探頭下放。當(dāng)下探極接觸水面時，由于在水中事先放有導(dǎo)線(地線)，且下探極串有50K歐的電阻器，因此探頭通過地線引入的電流較小。這時，只有繼電器Ⅰ吸合，電機停轉(zhuǎn)，探頭靜止。當(dāng)漲潮時，水面接觸到上探極，這時通過地線引入探頭的電流較大，使繼電器Ⅱ也吸合。電機正轉(zhuǎn)，探頭上升。
發(fā)射機由編碼器、調(diào)制器、功放器、電源組成。編碼器將測得的水位數(shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟ㄐ问降木幋a，調(diào)制器用水位編碼對調(diào)頻發(fā)射機進行調(diào)制后，通過高頻功放，由天線把載有水位編碼的調(diào)頻無線電波發(fā)射到空中。
在一般電路中脈沖信號的調(diào)頻采用移頻鍵控法。解調(diào)采用窄帶濾波法，其電路復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy。在此采用開關(guān)式密勒積分器，它可使任何單流歸零脈沖波作為調(diào)制波進行間接式調(diào)頻電路圖2和電容耦合相位鑒頻電路圖3。
間接式調(diào)頻電路中的積分器采用了開關(guān)式密勒電路圖4它解決了RC積分電路所輸出的爬坡式的積分波形，而獲得理想的三角波。
電容耦合相位鑒頻器與普遍相位鑒頻器的工作原理基本相同。不同的是在二極管D1、D2上各串有電阻R1、R2，加大了二極管導(dǎo)通時對電容C4充電常數(shù)，改善了輸出波形的爬坡現(xiàn)象。
發(fā)射機中設(shè)有特殊的抗干擾電路——特殊碼編制器和消噪器。
特殊碼編制器電路及各點波形圖5，當(dāng)單穩(wěn)態(tài)IB點具有脈沖下跳沿觸發(fā)特殊碼編制器，單穩(wěn)態(tài)I延時為0.25mS時，利用
Q輸出并在單穩(wěn)態(tài)ⅡA點正觸發(fā)特性作用下，利用或門電路就會產(chǎn)生一對特殊碼且脈寬相等，均為0.25mS，間距也為0.25mS的脈沖波。
發(fā)射機中消噪器電路圖6。當(dāng)電源接通預(yù)熱時，由于R1C1對D觸發(fā)器的自清零作用，使D觸發(fā)器處于Q端為“0”態(tài)。此時，與門Ⅰ不開，輸出端無信號。當(dāng)開始工作信號來到，CP端受到正觸發(fā)，使D觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，Q端變“1”態(tài)，爾后經(jīng)特殊碼編制器輸出的信號順利通過與門Ⅰ，在與門Ⅰ輸出端又經(jīng)R2、R3分壓輸出略大于CMOS電路的開門電平。而少小的干擾就打不開與門Ⅱ起到了消噪作用。
接收機由調(diào)諧器、中放器、消噪器、特定碼甄別器、解調(diào)器、譯碼器、顯示器、電源組成。
調(diào)諧器調(diào)諧到發(fā)射機的工作頻率上，從紛雜的無線電波中選出水位編碼的載頻信號，經(jīng)中放器放大送入解調(diào)器，解調(diào)器是一個專門設(shè)計的鑒頻電路，它既保持了一般鑒頻器抗干擾性能強的優(yōu)點，同時又能把水位編碼不失真地分離出來送至消噪電路，消除部分噪波后，由特定碼甄別器再次排除噪波，檢出水位編碼信號。將具有一定幅度的水位編碼在譯碼器中還原成水位數(shù)值，送入顯示器，由螢光數(shù)碼管顯示出。同時，可輸出打印信號。
接收機中抗干擾電路采用三節(jié)施密特電路與二節(jié)積分電路的消噪電路圖7。由接收機中接收下的脈沖信號，首先通過施密特電路Ⅰ進行幅度消擾。由于施密特電路開門電平約為4伏，那么低于4伏的脈沖信號，無論脈沖寬窄一律拒之門外，然后將幅度較高的但窄于0.25MS脈寬的干擾在R1、R′1，C1、D1的積分作用下使其積分后的幅度低于施密特電路Ⅲ的開門電平，這樣又可消除一部分干擾，在R2、R′2、C2、D2與施密特電路Ⅲ的重復(fù)作用，再次消除部分干擾。由二節(jié)積分電路加上三個施密特電路組成的消噪電路，可消除脈寬小于0.2mS的所有干擾波。
特殊碼鑒別器電路及波形圖8，輸入脈沖波經(jīng)積分消噪電路后，脈寬和脈沖間隔都有所變化，只有當(dāng)脈寬為0.1mS，間隔為0.45mS時，才能有脈寬為0.05mS的脈沖輸出。
解調(diào)器采用電容耦合相位鑒頻器。
本實用新型的接收機和發(fā)射機各設(shè)有一套自動開關(guān)，使發(fā)射機不發(fā)射信號時，均處于停電狀態(tài)，且接收機開關(guān)同步于發(fā)射機。
本實用新型由于采用特殊的傳感器、抗干擾、調(diào)制與解調(diào)等電路，因而測量精度高，誤差在±5mm之內(nèi)，可取代浮子式驗潮儀。該儀器可輸出數(shù)字打印信號，便于配備微機保存潮汐水文資料，對遠(yuǎn)距離傳送潮位信號，準(zhǔn)確提供所需潮位指導(dǎo)水上作業(yè)非常適用。
圖1傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
上探極(1)；下探極(2)，電阻器(3)，外殼(4)，環(huán)氧樹脂(5)。
圖2間接式調(diào)頻電路。
圖3電容耦合相位鑒頻電路。
圖4開關(guān)式密勒電路。
圖5特殊碼編制器電路及各點波形。
圖6發(fā)射機中消噪器電路。
圖7接收機中消噪器電路。
圖8特殊碼鑒別器電路及波形。
圖9發(fā)射機工作原理圖。
機械轉(zhuǎn)換器將來自傳感器的水位信號變成電信號分別送入①負(fù)水位發(fā)生器以產(chǎn)生負(fù)潮汐信號。②編碼器將十進制碼變?yōu)槎M制碼再將并行碼為串行碼、然后將負(fù)水位信號或正水位信號送入特殊碼編制器進行編碼，再經(jīng)整形電路整形后進行調(diào)頻、經(jīng)過調(diào)制后的信號通過倍頻器和射頻功放由天線向空中發(fā)射。功放保持電路保護功率放大部分安全工作。信號數(shù)字顯示部分和發(fā)射顯示部分分別顯示是否將水位信號變?yōu)閿?shù)字脈沖信號和發(fā)射情況。
電源部分采用將交流電經(jīng)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓產(chǎn)生的直流電通過自動循環(huán)程控開關(guān)，有規(guī)律的、間斷的向發(fā)射機供電。
圖10接收機工作原理圖。
由天線接收下的潮位信號，首先進入高頻放大器進行高頻放大，放大，放大后的信號與一本振信號同時輸入一混頻器、混頻后產(chǎn)生10.7MHZ的第一中頻信號送入一中頻放大，經(jīng)放大的第一中頻信號與二本振輸出的信號同時送入二混頻器產(chǎn)生出1.5MHZ的第二中頻信號、經(jīng)二中放放大后送入鑒頻器。鑒頻器將調(diào)制信號進行解調(diào)、分解出反映潮位的數(shù)字脈沖信號、經(jīng)過脈沖放大器放大后，一部分送入電表指示電路以反映數(shù)字信號的有無，另一部分送入消噪器消除干擾信號，特殊碼鑒碼器只允許通過經(jīng)消噪后的發(fā)射機發(fā)射的脈沖信號，譯碼器將串行碼變?yōu)椴⑿写a輸出、并在熒光數(shù)字顯示器上顯示出潮位高度。
電源部分采用將交流電經(jīng)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓產(chǎn)生的直流電。通過自動循環(huán)程控開關(guān)、同步于發(fā)射機向接收機間斷供電。
權(quán)利要求
1.一種驗潮儀，其特征是由傳感器、發(fā)射機、接收機組成；傳感器是由上、下兩金屬探報、電阻器、內(nèi)封固用環(huán)氧樹脂、有機玻璃外殼構(gòu)成；發(fā)射機是由編碼器、調(diào)制器、功放器、電源等構(gòu)成，編碼器將測得的水位數(shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟ㄐ问降木幋a。經(jīng)過調(diào)制器調(diào)制后整形。通過高頻功放。由天線把載有水位編碼的調(diào)頻信號發(fā)射到空中；接收機是由調(diào)諧器、中放器、消噪器、特定碼甄別器、解調(diào)器、譯碼器、顯示器、電源等構(gòu)成。當(dāng)天線接收的潮位信號經(jīng)過高頻放大后進行混頻放大。然后在直接送入相位鑒頻器，鑒頻器將調(diào)制信號進行解調(diào)。把水位編碼分離出送至消噪器消噪后，在譯碼器中還原成水位數(shù)值送入顯示器顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的驗潮儀，其特征在于所說發(fā)射機的調(diào)制器采用可使任何單流歸零脈沖波作為調(diào)制波間接調(diào)頻的開關(guān)式密勒積分器；編碼器由二節(jié)T＝0.25mS的單穩(wěn)態(tài)和與門構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的驗潮儀，其特征在于所說接收機的消噪器采用三節(jié)施密持電路與二節(jié)積分電路構(gòu)成；解調(diào)器采用電容耦合相位鑒頻。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的驗潮儀，其特征在于所說的發(fā)射機和接收機各有一套能自動控制工作與停止，且使接收機同步于發(fā)射機的自動開關(guān)。
專利摘要
一種測量水位用無線潮位遙報儀，其主要組成部分是重錘式水位傳感器、發(fā)射機、接收機。發(fā)射機由編制器、調(diào)制器、功放器、電源組成。接收機由調(diào)諧器、中放器、解調(diào)器、消噪器、特定碼甄別器、譯碼器、顯示器、電源組成。本無線潮位遙報儀，采用數(shù)字顯示，傳輸可靠，測量精度高。解決了浮子式驗潮儀精度差，不能遙報的不足。適于遙測，遙報江、河、湖泊及驗潮井等的水位。對大型船、艦進出港口、潮汐資料收集、江河汛期水位遙報和指導(dǎo)遠(yuǎn)離岸邊的施工工作尤為實用。
文檔編號G01F23/24GK87209196SQ87209196
公開日1988年9月28日 申請日期1987年6月17日
發(fā)明者李南生, 陳述洋 申請人:交通部第一航務(wù)工程局第二工程公司科研所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan