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专利名称：水位数据采集系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水文测量系统领域，更具体地说涉及一种在水利工程模型试验中 进行水位数据采集的水位数据采集系统。
背景技术：
在水利提防工程、护岸工程、围垦工程、港口工程、风暴潮灾害防治、海洋资源开发 利用等方面的科学研究中，通常不能用理论的方法得到精确解，需要应用模型试验来模拟 波浪、研究波浪对结构物的作用，并进行对水位的测量和分析。目前测量的方法较多，通常 有电容式水位仪、电阻式水位仪、跟踪式水位仪、探测式水位仪、光栅式水位仪和超声水位 计等，但这些测量水位的仪器不能同时进行水位的静态和动态压力测量，给模型试验带来 难题。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种水位数据采集系统，该系 统可同步采集处理多点水位，可以静态地检测每路传感器的输出信号，也可以动态地检测 和显示每路测量信号的数据和跟踪曲线。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的本实用新型的目的是通过以下技 术方案实现的水位数据采集系统，包括若干水位传感器，与各水位传感器对应的放大电 路、A/D转换电路、稳压电源和计算机；水位传感器的信号经放大电路、A/D转换电路输入计 算机；所述稳压电源中包括为水位传感器和放大电路提供稳压电源的电路。作为本实用新型的进一步改进，所述水位传感器采用压力传感器，所述压力传感 器一块N型单晶硅膜片，在硅膜片上设置四个等值电阻，构成一个惠斯登测量电桥，硅膜片 固定在一个硬质硅环上。所述水位传感器采用压力传感器(又称硅膜压力传感器)，它的核 心部分是一块N型单晶硅膜片，利用单晶硅的压阻效应，采用集成电路工艺在硅膜片上设 置四个等值电阻，构成一个惠斯登测量电桥，硅膜片固定在一个刚度较大的硅环上，当硅膜 片受压时产生位移，电路中的阻抗发生变化，桥路失去平衡，则产生相应的电压输出。硅膜 压力传感器具有精度高、灵敏度大、频率响应高(可测量高达几十千赫的脉动压力)、体积 小、动态特性好等优点。作为本实用新型的进一步改进，所述压力传感器中，惠斯登测量电桥的稳压电源 输入端还设有一个温补电路，用它来反映硅膜片上的真实温度，进行温度补偿，减少温度对 它的影响。作为本实用新型的进一步改进，所述压力传感器、差动放大电路和稳压电源集成 为一体式的集成压力传感器。本实用新型并列设置若干集成压力传感器在计算机的控制下系统可同步采集处 理多点水位，静态地检测每路传感器的输出信号，也可以动态地检测和显示每路测量信号 的数据和跟踪曲线。集成压力传感器由于采用了温度补偿电路和差动放大电路，它的灵敏度温度系数几乎为零。差动放大电路的输出经A/D转化后由计算机采集和处理。集成压力 传感器的测量精度可达0. 0. 3%。计算机中设置软件可实现常系数建立、传感器自检、零点测量、压力测量、压力处 理、总力测量、总力处理等测量控制及分析功能。该水位数据采集系统不仅能成功地应用于 港工、水工和河工模型试验的波压力和脉动压力的动态测量，还能进行静态压力测量，因此 得到了广泛的应用。

图1是本实用新型实施例1水位数据采集系统结构框图图2是本实用新型实施例1集成压力传感器集成电路示意图
具体实施方式
实施例1如图1所示，水位数据采集系统1，包括27个压力传感器2、与压力传感器2对应 的27个差动放大器3、A/D转换电路4、稳压电源5和计算机6，集成压力传感器2的电压信 号输入差动放大器3，再经A/D转换电路4输入计算机6。稳压电源5为集成压力传感器2 和差动放大电路4提供稳压电源。当压力传感器2在水中的深度发生变化，引起电路中的阻抗变化，桥路失去平衡， 则产生相应的电压输出。差动放大器3的输出信号经A/D转换电路4转化后由计算机6采 集和处理。如图2所示，压力传感器2和差动放大器3集成为一体，其中还包括为集成压力传 感器和差动放大电路提供电源的稳压电源5，形成集成压力传感器。集成电路的核心部分是 一块N型单晶硅膜片，利用单晶硅的压阻效应，采用集成电路工艺在硅膜片上设置四个等 值电阻札、R2, R3、R4,构成一个惠斯登测量电桥，用于输出电压信号。在惠斯登测量电桥的 稳压电源输入端，即R1和R3的连接点和稳压电源输入端ν。。之间设有温补电路7，进行温度 补偿，减少温度对惠斯登测量电桥的影响。集成压力传感器设在传感器外壳中，N型单晶硅膜片固定在一个刚度较大的硅环 上，当硅膜片受压时产生位移，电路中的阻抗发生变化，桥路失去平衡，则产生相应的电压 输出。由于半导体单晶硅材料对温度较敏感，硅膜片上还有一个测温电阻即温补电路7，用 它来反映硅膜片上的真实温度，进行温度补偿，减少温度对它的影响。硅膜压力传感器具有 精度高、灵敏度大、频率响应高(可测量高达几十千赫的脉动压力)、体积小、动态特性好等 优点。传感器背景压力应当是大气压力，为了保证传感器在水中的背景压力，在传感器外壳 的背后，安装一根塑料管，塑料管的另一端与大气相通。
权利要求水位数据采集系统，包括若干水位传感器，其特征是，它还包括与各水位传感器对应的放大电路、A/D转换电路、稳压电源和计算机；水位传感器的信号经放大电路、A/D转换电路输入计算机；所述稳压电源中包括为水位传感器和放大电路提供稳压电源的电路。
2.根据权利要求1所述的水位数据采集系统，其特征是，所述水位传感器采用压力传 感器，所述压力传感器一块N型单晶硅膜片，在硅膜片上设置四个等值电阻，构成一个惠斯 登测量电桥，硅膜片固定在一个硬质硅环上。
3.根据权利要求2所述的水位数据采集系统，其特征是，所述压力传感器、差动放大电 路和稳压电源集成为一体式的集成压力传感器。
4.根据权利要求2所述的水位数据采集系统，其特征是，所述压力传感器中设有一个 温补电路。
5.根据权利要求3所述的水位数据采集系统，其特征是，所述集成压力传感器设在传 感器外壳中，传感器外壳的背后，设有与大气相通的塑料管。
专利摘要本实用新型涉及在水利工程模型试验中的水位数据采集系统，该系统可同步采集处理多点水位信息，既可以静态地检测每路传感器的输出信号，也可以动态地检测和显示每路测量信号的数据和跟踪曲线。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的水位数据采集系统，包括若干水位传感器，与各水位传感器对应的差动放大电路、A/D转换电路、稳压电源和计算机；水位传感器的电压信号经放大电路、A/D转换电路输入计算机；所述稳压电源为压力传感器和差动放大电路提供稳压电源。
文档编号G01F23/18GK201569468SQ200920236130
公开日2010年9月1日 申请日期2009年10月13日 优先权日2009年10月13日
发明者戴杰, 蔡守允, 贾宁一 申请人:水利部交通部电力工业部南京水利科学研究院