本發(fā)明涉及鉆探設(shè)備,具體是涉及一種單線非接觸串聯(lián)的固定式測(cè)斜傳感器系統(tǒng)。
背景技術(shù):
1、測(cè)斜儀是將電纜與探頭相連,并通過絞線盤和測(cè)量儀表相接的測(cè)量儀器,其中探頭通過傾角傳感器等反應(yīng)土層深部水平位移;電纜負(fù)責(zé)通信、連接探頭。在巖土體邊坡剪切帶位置已明確的情況下,在剪切帶及其以上布置固定式測(cè)斜儀進(jìn)行長期監(jiān)測(cè)是有效做法。剪切帶以下減少傳感器布置數(shù)量或不布置,剪切帶以上增大傳感器間距,剪切帶范圍內(nèi)加密布置,以此減少傳感器及電纜的占位,適應(yīng)測(cè)斜管內(nèi)的有限空間,提高監(jiān)測(cè)的針對(duì)性和設(shè)施工效。
2、工程實(shí)例表明并聯(lián)式固定測(cè)斜儀系統(tǒng)每探頭須對(duì)應(yīng)獨(dú)立電纜,對(duì)測(cè)斜管的內(nèi)部空間要求高。為突破測(cè)斜管內(nèi)空間對(duì)傳感器及其電纜的占位的限制,開發(fā)單線連接的串聯(lián)式測(cè)斜儀系統(tǒng)具有通用意義。已有串聯(lián)式固定測(cè)斜儀系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于占位小安裝方便,但探頭和電纜之間依然是有線連接的,若須調(diào)整探頭間距或更換某一個(gè)探頭時(shí),則須截?cái)嚯娎|重新連接,存在電纜接頭部位防水工藝要求苛刻等問題,限制了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的靈活性和可靠性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、發(fā)明目的:針對(duì)以上缺點(diǎn),本發(fā)明提供一種靈活可靠的單線非接觸串聯(lián)的固定式測(cè)斜傳感器系統(tǒng)。
2、技術(shù)方案:為解決上述問題,本發(fā)明采用一種單線非接觸串聯(lián)的固定式測(cè)斜傳感器系統(tǒng),包括驅(qū)動(dòng)采集單元、與驅(qū)動(dòng)采集單元連接的電流環(huán)線路、若干套設(shè)于電流環(huán)線路上的磁環(huán)、連接磁環(huán)的傳感器電路和連接傳感器電路的測(cè)斜傳感器,所述驅(qū)動(dòng)采集單元用于輸出控制信號(hào)和采集傳感器數(shù)據(jù),所述電流環(huán)線路用于傳遞驅(qū)動(dòng)采集單元的控制信號(hào)和取出感應(yīng)磁環(huán)中的傳感器數(shù)據(jù)的信號(hào),所述磁環(huán)用于感應(yīng)電流環(huán)線路的控制信號(hào)并傳遞給傳感器電路,傳感器電路控制測(cè)斜傳感器進(jìn)行測(cè)量,所述傳感器電路還用于采集測(cè)斜傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)回傳。
3、進(jìn)一步的,所述驅(qū)動(dòng)采集單元包括第一主控單片機(jī)u3、橋路驅(qū)動(dòng)單元、隔離變壓器t8、回傳信號(hào)檢測(cè)單元,所述第一主控單片機(jī)u3發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào),所述橋路驅(qū)動(dòng)單元接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)并對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理,處理后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過電流環(huán)線路和磁環(huán)傳輸給傳感器電路,所述傳感器電路通過電流環(huán)線路和磁環(huán)回傳的傳感器數(shù)據(jù)的信號(hào)通過隔離變壓器t8取出,隔離變壓器t8將信號(hào)傳輸至回傳信號(hào)檢測(cè)單元,回傳信號(hào)檢測(cè)單元對(duì)回傳信號(hào)進(jìn)行處理后傳輸給第一主控單片機(jī),第一主控單片機(jī)對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行處理得到測(cè)斜傳感器采集的數(shù)據(jù)。
4、進(jìn)一步的,所述橋路驅(qū)動(dòng)單元包括分別與第一主控單片機(jī)連接的上電橋驅(qū)動(dòng)芯片u5、下電橋驅(qū)動(dòng)芯片u2和與上電橋驅(qū)動(dòng)芯片u5、下電橋驅(qū)動(dòng)芯片u2連接的四個(gè)功率輸出場(chǎng)效應(yīng)管,所述上電橋驅(qū)動(dòng)芯片u5和下電橋驅(qū)動(dòng)芯片u2將第一主控單片機(jī)發(fā)出的交替驅(qū)動(dòng)波信號(hào)處理為交流方波信號(hào),交流方波信號(hào)經(jīng)過功率輸出場(chǎng)效應(yīng)管做功率驅(qū)動(dòng)。
5、進(jìn)一步的,所述回傳信號(hào)檢測(cè)單元包括限幅電路和施密特整形電路,限幅電路包括第一電阻r28、第一限幅二極管d7、第二限幅二極管d8,所述第一電阻r28一端與第一限幅二極管d7的負(fù)極連接,第二限幅二極管d8的正極與第一限幅二極管d7的負(fù)極連接,第二限幅二極管d8的負(fù)極與第一限幅二極管d7的正極連接,第一電阻r28的另一端和第一限幅二極管d7的正極分別連接隔離變壓器t8的兩個(gè)輸出端;所述回傳信號(hào)經(jīng)限幅電路的限幅和去尖峰后,送入可調(diào)閾值的施密特整形電路,形成符合第一主控單片機(jī)電平格式的規(guī)則信號(hào),送給第一主控單片機(jī)進(jìn)行處理。
6、進(jìn)一步的,所述驅(qū)動(dòng)采集單元還包括數(shù)據(jù)通信電路,所述數(shù)據(jù)通信電路包括兩線制總線、通訊場(chǎng)效應(yīng)管n1和電平整形電路,所述通訊場(chǎng)效應(yīng)管n1的源極和漏極分別連接總線的兩條線,通訊場(chǎng)效應(yīng)管n1的柵極與第一主控單片機(jī)連接,用于通過兩線制總線向主機(jī)發(fā)送信息;所述電平整形電路包括與第一主控單片機(jī)連接的三極管t3和通訊穩(wěn)壓二極管z1,電平整形電路用于接收兩線制總線的信息并處理后發(fā)送給第一主控單片機(jī)。
7、進(jìn)一步的,所述傳感器電路包括整流/逆變電路、電源供給電路、整形電路和第二主控單片機(jī),所述整流/逆變電路用于將磁環(huán)感應(yīng)的電流環(huán)線路的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成間歇的直流信號(hào),以及用于將回傳的數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成交流信號(hào);所述電源供給電路用于將磁環(huán)感應(yīng)的電流環(huán)線路的交流信號(hào)的電流積累后為傳感器電路供電,所述整形電路用于將轉(zhuǎn)換后間歇的直流信號(hào)處理為方波信號(hào)后傳輸給第二主控單片機(jī)解析;所述第二主控單片機(jī)用于解析整形電路處理后的方波信號(hào),以及采集測(cè)斜傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù),并將采集的測(cè)斜傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)做信息編碼處理后傳輸給整流/逆變電路。
8、進(jìn)一步的,所述第二主控單片機(jī)解析整形電路處理后的方波信號(hào),識(shí)別其中包含的地址編號(hào)信息,并進(jìn)行地址比對(duì),將地址比對(duì)成功的測(cè)斜傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)回傳。
9、進(jìn)一步的,所述整流/逆變電路包括雙向電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片u3、第一整流二極管d1、第二整流二極管d2、第三整流二極管d3、第四整流二極管d4,所述雙向電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片u3的兩路輸出分別于磁環(huán)回路的兩極連接,所述第一整流二極管d1的正極、第二整流二極管d2的負(fù)極與磁環(huán)回路的一極連接,第三整流二極管d3的正極、第四整流二極管d4的負(fù)極與磁環(huán)回路的另一極連接,第一整流二極管d1的負(fù)極與第三整流二極管d3的負(fù)極連接后與電源供給電路的一極連接,第二整流二極管d2的正極和第四整流二極管d4的正極連接后與電源供給電路的另一極連接,所述雙向電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片u3的兩路輸入與第二主控單片機(jī)連接。
10、進(jìn)一步的,所述電源供給電路包括泄放電路、隔離濾波啟動(dòng)電路和穩(wěn)壓電路,所述泄放電路包括并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管和電容,所述隔離濾波啟動(dòng)電路包括用于隔離供電來源與用電的第五傳感器二極管d5和用于積累電壓的極性電容。
11、進(jìn)一步的,所述傳感器電路還包括用于連接測(cè)斜傳感器的傳感器接口和用于編寫和調(diào)試的編程接口,所述傳感器接口和編程接口與第二主控單片機(jī)連接。
12、有益效果:本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),其顯著優(yōu)點(diǎn)是通過電流環(huán)線路,把需要采集數(shù)據(jù)的測(cè)斜傳感器非接觸串接在一起,可以獲得各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù);傳感器與電流環(huán)線路的連接采用穿過形式,非接觸連接不存在電纜接頭防水密封問題,非固定位置可以隨意調(diào)節(jié)傳感器之間的分布距離,實(shí)現(xiàn)測(cè)斜傳感器系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的靈活性和可靠性。
1.一種單線非接觸串聯(lián)的固定式測(cè)斜傳感器系統(tǒng),其特征在于,包括驅(qū)動(dòng)采集單元、與驅(qū)動(dòng)采集單元連接的電流環(huán)線路、若干套設(shè)于電流環(huán)線路上的磁環(huán)、連接磁環(huán)的傳感器電路和連接傳感器電路的測(cè)斜傳感器,所述驅(qū)動(dòng)采集單元用于輸出控制信號(hào)和采集傳感器數(shù)據(jù),所述電流環(huán)線路用于傳遞驅(qū)動(dòng)采集單元的控制信號(hào)和取出感應(yīng)磁環(huán)中的傳感器數(shù)據(jù)的信號(hào),所述磁環(huán)用于感應(yīng)電流環(huán)線路的控制信號(hào)并傳遞給傳感器電路,傳感器電路控制測(cè)斜傳感器進(jìn)行測(cè)量,所述傳感器電路還用于采集測(cè)斜傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)回傳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單線非接觸串聯(lián)的固定式測(cè)斜傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述驅(qū)動(dòng)采集單元包括第一主控單片機(jī)u3、橋路驅(qū)動(dòng)單元、隔離變壓器t8、回傳信號(hào)檢測(cè)單元,所述第一主控單片機(jī)u3發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào),所述橋路驅(qū)動(dòng)單元接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)并對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理,處理后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過電流環(huán)線路和磁環(huán)傳輸給傳感器電路,所述傳感器電路通過磁環(huán)和電流環(huán)線路回傳的傳感器數(shù)據(jù)的信號(hào)通過隔離變壓器t8取出,隔離變壓器t8將信號(hào)傳輸至回傳信號(hào)檢測(cè)單元,回傳信號(hào)檢測(cè)單元對(duì)回傳信號(hào)進(jìn)行處理后傳輸給第一主控單片機(jī)u3,第一主控單片機(jī)u3對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行處理得到測(cè)斜傳感器采集的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單線非接觸串聯(lián)的固定式測(cè)斜傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述橋路驅(qū)動(dòng)單元包括分別與第一主控單片機(jī)u3連接的上電橋驅(qū)動(dòng)芯片u5、下電橋驅(qū)動(dòng)芯片u2和與上電橋驅(qū)動(dòng)芯片u5、下電橋驅(qū)動(dòng)芯片u2連接的四個(gè)功率輸出場(chǎng)效應(yīng)管,所述上電橋驅(qū)動(dòng)芯片u5和下電橋驅(qū)動(dòng)芯片u2將第一主控單片機(jī)u3發(fā)出的交替驅(qū)動(dòng)波信號(hào)處理為交流方波信號(hào),交流方波信號(hào)經(jīng)過功率輸出場(chǎng)效應(yīng)管做功率驅(qū)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單線非接觸串聯(lián)的固定式測(cè)斜傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述回傳信號(hào)檢測(cè)單元包括限幅電路和施密特整形電路,限幅電路包括第一電阻r28、第一限幅二極管d7、第二限幅二極管d8,所述第一電阻r28一端與第一限幅二極管d7的負(fù)極連接,第二限幅二極管d8的正極與第一限幅二極管d7的負(fù)極連接,第二限幅二極管d8的負(fù)極與第一限幅二極管d7的正極連接,第一電阻r28的另一端和第一限幅二極管d7的正極分別連接隔離變壓器t8的兩個(gè)輸出端;所述回傳信號(hào)經(jīng)限幅電路的限幅和去尖峰后,送入可調(diào)閾值的施密特整形電路,形成符合第一主控單片機(jī)u3電平格式的規(guī)則信號(hào),送給第一主控單片機(jī)u3進(jìn)行處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單線非接觸串聯(lián)的固定式測(cè)斜傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述驅(qū)動(dòng)采集單元還包括數(shù)據(jù)通信電路,所述數(shù)據(jù)通信電路包括兩線制總線、通訊場(chǎng)效應(yīng)管n1和電平整形電路,所述通訊場(chǎng)效應(yīng)管n1的源極和漏極分別連接總線的兩條線,通訊場(chǎng)效應(yīng)管n1的柵極與第一主控單片機(jī)u3連接,用于通過兩線制總線向主機(jī)發(fā)送信息;所述電平整形電路包括與第一主控單片機(jī)u3連接的三極管t3和通訊穩(wěn)壓二極管z1,電平整形電路用于接收兩線制總線的信息并處理后發(fā)送給第一主控單片機(jī)u3。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單線非接觸串聯(lián)的固定式測(cè)斜傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述傳感器電路包括整流/逆變電路、電源供給電路、整形電路和第二主控單片機(jī),所述整流/逆變電路用于將磁環(huán)感應(yīng)的電流環(huán)線路的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成間歇的直流信號(hào),以及用于將回傳的數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成交流信號(hào);所述電源供給電路用于將磁環(huán)感應(yīng)的電流環(huán)線路的交流信號(hào)的電流積累后為傳感器電路供電,所述整形電路用于將轉(zhuǎn)換后間歇的直流信號(hào)處理為方波信號(hào)后傳輸給第二主控單片機(jī)解析;所述第二主控單片機(jī)用于解析整形電路處理后的方波信號(hào),以及采集測(cè)斜傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù),并將采集的測(cè)斜傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)做信息編碼處理后傳輸給整流/逆變電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單線非接觸串聯(lián)的固定式測(cè)斜傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述第二主控單片機(jī)解析整形電路處理后的方波信號(hào),識(shí)別其中包含的地址編號(hào)信息,并進(jìn)行地址比對(duì),將地址比對(duì)成功的測(cè)斜傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)回傳。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單線非接觸串聯(lián)的固定式測(cè)斜傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述整流/逆變電路包括雙向電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片u3、第一整流二極管d1、第二整流二極管d2、第三整流二極管d3、第四整流二極管d4,所述雙向電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片u3的兩路輸出分別與磁環(huán)回路的兩極連接,所述第一整流二極管d1的正極、第二整流二極管d2的負(fù)極與磁環(huán)回路的一個(gè)極連接,第三整流二極管d3的正極、第四整流二極管d4的負(fù)極與磁環(huán)回路的另一個(gè)極連接,第一整流二極管d1的負(fù)極與第三整流二極管d3的負(fù)極連接后與電源供給電路的一極連接,第二整流二極管d2的正極和第四整流二極管d4的正極連接后與電源供給電路的另一極連接,所述雙向電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片u3的兩路輸入與第二主控單片機(jī)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單線非接觸串聯(lián)的固定式測(cè)斜傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述電源供給電路包括泄放電路、隔離濾波啟動(dòng)電路和穩(wěn)壓電路,所述泄放電路包括并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管和電容,所述隔離濾波啟動(dòng)電路包括用于隔離供電來源與用電的第五傳感器二極管d5和用于積累電壓的極性電容。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單線非接觸串聯(lián)的固定式測(cè)斜傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述傳感器電路還包括用于連接測(cè)斜傳感器的傳感器接口和用于編寫和調(diào)試的編程接口,所述傳感器接口和編程接口與第二主控單片機(jī)連接。