CN203385414U - 一种高智能自动化测斜仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高智能自动化测斜仪，包括采集模块和处理模块，所述采集模块的测斜芯片焊接于与水平面平行的电路板上，所述电路板固定于被测物体上，所述处理模块包括与所述测斜芯片连接的A/D转换器以及用于对采集信号进行运算的单片机，所述单片机具有多个输入口，多个所述输入口分别连接有温度计、电源模块、存储模块以及传输模块。其采用硅敏感微电容传感器芯片采集到最原始的应变电压，当被测物体发生倾斜角度发生变化传递到前端采集电路，采集电路通过高精度A/D转换器转换成数字电压，且根据电压值的变化换算出角度变化量；该高智能自动化测斜仪是485通信方式实现数据的远距离传输响应总线命令，从而可以实现实时的数据采集，具有安装方便、稳定可靠、扩展性强、能远程传输且能实现实时数据采集的优点。

Description

一种高智能自动化测斜仪

技术领域

本实用新型属于土木工程领域，特别涉及一种应用于土木工程监测的高智能自动化测斜仪。

背景技术

测斜仪的加速度传感器是由高质量硅电容传感器元件和接口电子组成并装配在特定的应用包装中的。硅电容加速度传感器的元件是由单晶硅和玻璃做成的。这种设计能确保相对于时间和温度的可靠性,史无前例的准确性和优秀的稳定性。通常一个元件能承受多余40000g的加速度(1g=地球引力的加速度)。在单晶硅中没有塑料变形和磁滞现象，它要么被制作成功或者完全被破坏。悬臂式的双电容传感元件设有超负荷保护，它能够测量两个方向的加速度。

加速度传感器的核心部分是微机械加速度传感器元件的对称电容块，它由三片相互被薄玻璃膜隔离的硅片组成。中间硅片是悬臂多射线式结构，在它上面的大的质量块，电容和弹性系数能独立的得到最佳结果。这正是在低g值量程内取得很好测量结果的原因。作用在硅片上的重力和加速的力量使单晶硅电射束振荡弯曲，这种偏差能被两金属膜为电极的电容之间的距离变化而测量出来。微机械片能使相对大的电容和电容变化容易的被检测出来。

但现有技术中的测斜仪存在以下问题：

1、传感器前端是实测电压值，人工需要依据标定曲线才能得出被测物理量，速度慢且容易疲乏更容易出错；

2、传感器前端都是模拟信号非数字信号，不能远程传输。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种安装方便、稳定可靠、能远程传输且能实现实时数据采集的高智能自动化监测。

本实用新型提供一种高智能自动化测斜仪，包括采集模块和处理模块，所述采集模块的测斜芯片焊接于与水平面平行的电路板上，所述电路板固定于被测物体上，所述处理模块包括与所述测斜芯片连接的A/D转换器以及用于对采集信号进行运算的单片机，所述单片机具有多个输入口，多个所述输入口分别连接有温度计、电源模块、存储模块以及传输模块。

进一步地，所述测斜芯片为硅敏感微电容传感器芯片，其外壳内容置信号连接的弹性敏感元件、电容计与补偿电路。

进一步地，所述存储模块内预置有标定表。

所述传输模块包括与单片机连接的485芯片以及与所述485芯片连接的工控485总线，但所述高智能自动化测斜仪的485接口可扩展成远程GPRS传输，以及其他485信号传感器兼容。

基于上述技术方案的公开，本实用新型提供的所述高智能自动化测斜仪其用硅敏感微电容传感器芯片采集到最原始的应变电压，当被测物体发生倾斜角度发生变化传递到前端采集模块，采集模块通过高精度A/D转换器转换成数字电压，且根据电压值的变化换算出角度变化量，且该测斜仪是485通信方式实现数据的远距离传输响应总线命令，从而可以实现实时的数据采集，具有安装方便、稳定可靠、扩展性强、能远程传输且能实现实时数据采集的优点。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种高智能自动化测斜仪的控制原理图。

附图标号说明

1-测斜芯片，2-单片机，3-A/D转换器，4-电源模块，5-温度计，6-存储模块，7-传输模块，71-485芯片，72-工控485总线。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案：

请参照图1，本实用新型提供一种高智能自动化测斜仪，包括采集模块和处理模块，所述采集模块的测斜芯片1焊接于与水平面平行的电路板上，所述电路板固定于被测物体上，随着平面发生倾斜，测斜芯片1内部的电容系数发生变化转化成输出电压。测量两路的输出电压值即可根据标定时的电压与角度变化计算出两个倾斜角度。

所述测斜芯片1为硅敏感微电容传感器芯片，其外壳内容置信号连接的弹性敏感元件、电容计与补偿电路（未图示）。

请参照图1，所述处理模块包括与所述测斜芯片1连接的A/D转换器3以及用于对采集信号进行运算的单片机2，所述单片机2具有多个输入口，多个所述输入口分别连接有温度计5、电源模块4、存储模块6以及传输模块7；且所述存储模块7内预置有标定表。

测斜芯片1的测量电压如图1所述接入到电路中，两路独立模拟电压信号通过16位高精度A/D转换器3转换成数字信号通过IIC协议与单片机2通信，因为是A/D采样，所以对而输入电源电压的精度要求极高，所以稳压系统采用高精度稳压芯片以及2级耦合。稳定的模拟电压信号再通过AD0及AD4的模数转换，通过IIC通信协议与单片机2通信将应变电压输入单片机2，温度计5以及相应参数也通过单片机2的一个I/0输入。当单片机2采集到应变电压，单片机2可以从存储模块6上读取标定表，从而计算出与水平面的二维倾斜量。温度计5芯片主要提供温度，对监测点上多一个分析的数据，以及内部含有16位编码作为通讯地址码，也可防止人为混淆。

电源模块4的输入为宽幅电压输入，直流6到24V均可，现场从采集端可以直接供电到传感器保证有6V直流电压即可。

采集到数字信号的电压值后，单片机2会根据电压与倾斜角度的关系计算出角度值，单片机2通过一端口控制485芯片71的使能端，侦听总线上时候有对应的地址位命令，有则做出反应，把采集到的数据以一定的格式发送出去。该高智能测斜仪的485接口可连接工控485总线，亦可扩展成远程GPRS传输，以及其他485信号传感器兼容。

综上，本实用新型提供的所述高智能自动化测斜仪其用硅敏感微电容传感器芯片采集到最原始的应变电压，当被测物体发生倾斜角度发生变化传递到前端采集模块，采集模块通过高精度A/D转换器转换成数字电压，且根据电压值的变化换算出角度变化量，且该测斜仪是485通信方式实现数据的远距离传输响应总线命令，从而可以实现实时的数据采集，具有安装方便、稳定可靠、扩展性强、能远程传输且能实现实时数据采集的优点。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种高智能自动化测斜仪，其特征在于，包括采集模块和处理模块，所述采集模块的测斜芯片焊接于与水平面平行的电路板上，所述电路板固定于被测物体上，所述处理模块包括与所述测斜芯片连接的A/D转换器以及用于对采集信号进行运算的单片机，所述单片机具有多个输入口，多个所述输入口分别连接有温度计、电源模块、存储模块以及传输模块。

2.根据权利要求1所述的高智能自动化测斜仪，其特征在于，所述测斜芯片为硅敏感微电容传感器芯片，其外壳内容置信号连接的弹性敏感元件、电容计与补偿电路。

3.根据权利要求1所述的高智能自动化测斜仪，其特征在于，所述存储模块内预置有标定表。

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