CN2060538U

CN2060538U - 差动电阻式传感器遥测仪

Info

Publication number: CN2060538U
Application number: CN 89200896
Authority: CN
Inventors: 钱普清; 唐一曼; 潘普南
Original assignee: NANJING AUTOMATION INST
Current assignee: NANJING AUTOMATION INST
Priority date: 1988-09-22
Filing date: 1988-09-22
Publication date: 1990-08-15

Abstract

差动电阻式传感器遥测仪是一种由微处理机控制的检测仪表，用于对埋设在水工建筑物内的四芯电缆连接的差动电阻式传感器进行遥测。其电路设计要点是，采用恒稳电源与高输入阻抗放大器构成输入环节，由微处理机控制，直接测算传感器分电阻R1和R2的值。本实用新型能克服水工比例电桥测值受附加电阻影响的缺点，测量精度高，自动化程度高，遥测距离可超过2000米。

Description

本实用新型是一种由微处理机控制的电阻比检测仪表，用于对埋设在水工建筑物内四芯电缆连接的差动电阻式传感器的电阻比与电阻值进行遥测。

目前，混凝土坝普遍埋设差动电阻式传感器（又称卡尔逊传感器），用以观测大坝性态，估计大坝安全程度。这种传感器适宜在水工建筑恶劣条件下长期使用。它通常采用四芯电缆连接，如图1所示。测量出这种传感器的电阻比（Z＝R₁／R₂）和电阻值（R_T＝R₁＋R₂），就可换算出应变、应力、温度、渗透压力等各种物理量。长期以来，有关方面沿用水工比例电桥对这种传感器进行测量。这种测量方式，将差动电阻式传感器的两个分电阻R₁和R₂当作电桥的两只桥臂电阻，它有一个不可克服的缺点，即不能消除测量回路中的导线电阻、接触电阻等附加电阻及其变化对测值的影响，附加电阻越大，或各芯线的附加电阻之间偏差越大，对测值的影响越大，使测值误差较大。同时，水工比例电桥操作繁琐，劳动强度大，测量过程中易产生人为的读数误差。

本实用新型的目的是，设计一种测量四芯电缆连接的差动电阻式传感器的高精度遥测仪，它能避免测量回路中附加电阻引起的测值误差，并实现自动化测量。

本实用新型的要点是，采用直流恒稳电源（恒流源或恒压源）与高输入阻抗放大器构成输入环节，设计一种测量电路，在微处理机控制下，直接测算传感器分电阻R₁和R₂的值，从而得到电阻比（Z＝R₁／R₂）和电阻值（R_T＝R₁＋R₂）。

本实用新型具体设计方案如下：

1、采用一个直流恒稳电源（恒流源或恒压源）作为传感器电源；

2、在传感器1、4芯线上各引出一根芯线6、5，使其成为六芯电缆；

3、传感器分电阻R₁和R₂通过芯线6、5串联在传感器电源电路上；

4、传感器未接入电源的连接芯线上安装采样开关；

5、采样开关与输入阻抗≥10⁶Ω的放大器联接。

下面参照附图并结合一个实施例对本实用新型进行详细描述。

图1为四芯电缆连接的传感器示意图。

图2为本实用新型框图。

图3为实施例电路示意图。

如图2所示，本实用新型由测量电路和微处理机控制处理电路组成，测量电路包括连接传感器的电缆、传感器电源、放大器、隔离器、A／D转换器和由微处理机控制的采样开关，可对埋在坝内的四芯电缆连接的差动电阻式传感器进行自动化遥测。

实施例如图3所示，在传感器连接的1、4芯线上各引出一根测试芯线6、5，传感器被测分电阻R₁、R₂通过芯线6、5串联在一个直流恒流源电路I中，r为埋在坝内的芯线电缆电阻，r₁～r₆为长电缆电阻，在未接入恒流源的芯线1、2、3、4上安装由微处理机控制的采样开关K₁、K₂、K₃、K₄，采样开关与输入阻抗≥10⁶Ω的放大器联接。

对该传感器测试过程如下：微机发出选通信号，将该传感器接入测量电路。微处理机依次使K₁与K₃、K₂与K₃、K₃与K₄导通。R₁与R₂的阻值一般在20Ω～60Ω之间，r、r₁～r₆的阻值随电缆长度而变化，r一般小于10Ω，r₁～r₆一般小于50Ω，由于放大器输入阻抗≥10⁶Ω，与R₁、R₂、r、r₁～r₆相比，可以认为是无穷大，因此无论哪一对采样开关导通，都不会影响流经传感器的电流I，即流经传感器的电流I是一个定值。当K₁与K₃导通时，可以测出（R₁＋r）两端的电压V_（R1+r)，当K₂与K₃导通时，可以测出R₁两端的电压V₁，当K₃与K₄导通时，可以测出（R₂＋r）两端的电压V_（R2+r)，由此，微处理机可以根据传感器电流I分别计算出R₁、r、R₂的阻值，进而计算出所需的电阻比Z＝R₁／R₂和电阻值R_T＝R₁＋R₂。从测量和计算过程可以看出，所求出的Z和R_T与长电缆电阻r₁～r₆无关。一般来说，坝内芯线电缆长度一般不超过50米，电阻r比较小，认为各芯线电缆上的r相等，对测值的精度不会有影响。而传感器电流I对测值的精度关系重大。为了精确地求出I，本实用新型在传感器电源电路中串联一个温度系数很低的精密电阻R_S，作为校正环节，在R_S两端引出芯线上分别安装采样开关K_S1和K_S2，K_S1、K_S2通过放大器接入微处理机控制处理电路，R_S的值可以事先精确地测出，微处理机使K_S1与K_S2同时导通，测出R_S两端的电压V_S，根据I＝V_S／R_S就可以精确地求出I的值。事实上，测量的V_（R1+r)、V₁、V_（R2+r)、V_S中都含有一定的漂移量，为了去掉漂移量的影响，本实用新型在测量电路上设置一个采样开关K₀，它与放大器并接，用以测出测量电路的漂移量值，用来进行自校零。

实施例中，微处理机采用单片机8031，采样开关为继电器JRX－13F－1，R_S为自制的，阻值100Ω，直流恒流电源为自制的。

本实用新型测量精度高，稳定性好，基本量程内的测量误差满足△Z≤±0.01％，△R_T≤±0.01Ω，测量距离在0～2000米范围内变化时，测值几乎不受影响，体积小，自动化程度高，操作、维修方便，适应各种安装环境，能实现巡回检测，可对水电站新、老混凝土大坝、各种桥梁建筑和各种混凝土结构建筑物中埋设的四芯电缆连接的差动电阻式传感器进行检测，也可用于实验室测量。

Claims

1、一种测量四芯电缆连接的差动电阻式传感器的高精度遥测仪，由测量电路和微处理机控制处理电路组成，测量电路包括连接传感器的电缆、传感器电源、放大器、隔离器、A/D转换器和由微处理机控制的采样开关，其特征是：

(1)采用一个直流恒稳电源(恒流源或恒压源)作为传感器电源，

(2)在连接传感器的1、4芯线上各引出一根芯线6、5，

(3)传感器分电阻R1和R2通过芯线6、5串联在传感器电源电路上，

(4)在传感器未接入电源的连接芯线上安装采样开关，

(5)采样开关与输入阻抗≥10⁶Ω的放大器联接。

2、根据权利要求1所述的测量四芯电缆连接的差动电阻式传感器的高精度遥测仪，其特征是在传感器电源电路中串联一个精密电阻，在该电阻两端引出芯线上分别安装采样开关，采样开关与放大器联接。

3、根据权利要求1所述的测量四芯电缆连接的差动电阻式传感器的高精度遥测仪，其特征是在测量电路上设置一个自校零采样开关，它并接在放大器的输入端。