专利名称：弦控式数字编译码传感器及其检测方法
技术领域：
弦控式数字编译码传感器及其检测方法属于自动化检测技术领域的一项发明。它是一种可以在冰冻条件下对河流渠道、湖泊、水库、长距离输水工程、极地考察、地质与环境监测及各种水电工程冰层生消过程进行高精度冰厚与冰下水位自动检测的传感器装置。
弦控式数字编译码传感器及其检测方法特征在于是一种既可检测冰层厚度又可检测水位的具有双重功能的传感器，传感器由矩形柱体铝合金壳体1、固定在铝合金壳体顶部外侧壁的钢弦2、电磁摆弦头3、铝合金壳体顶部侧壁自下而上等距离安装的编译码电路地址端金属触点4a、铝合金壳体右侧壁自下而上等距离安装的编译码电路检测信号接收金属触点4b、检测信号发送金属触点5、钢弦松紧调整装置6、固定在铝合金壳体内部并与金属触点相连接的冰厚/水位检测编译码电路7、底部的钢弦控制机构8、钢弦控制电路9、绝缘保温密封添充层10及传感器导线连接插座11组成，其钢弦控制电路9和钢弦控制机构8控制与传感器内部编译码电路地线相连接的钢弦2，使钢弦与传感器地址端金属触点4a可交替处于接通或断开两种状态，检测信号发送金属触点5通过导线与传感器导线连接插座11相连接，用于发送由外部专用仪器输入的检测脉冲信号。
使用时，通过

图1中所示钢弦松紧调整装置6调整钢弦2，使其张力达到一合适数值，然后将传感器钢弦控制机构8一端朝下垂直安置传感器于冰水中(可在未结冰时安放在被测水中或在结冰状态下凿开冰层将其垂直安置于冰水中)，顶部高出被检测冰面。检测过程分为预检与复检两部完成。预检过程如下在外施钢弦控制信号作用下，通过钢弦控制电路带动相连的电磁摆弦头3与铝合金壳体外侧壁钢弦2发生机械偏转，使传感器钢弦2与传感器地址端金属触点4a(地址端金属触点与矩形柱体铝合金壳体内部的测冰厚/水位编译码电路特定地址译码端相连接)可靠接触并在电路上接地，传感器内部编译码电路通过与之相连的检测信号接收金属触点4b接收由检测信号发送金属触点5发出并通过冰、水介质传播的检测脉冲信号，同时进行译码，并将译码结果通过导线与传感器导线连接插座11有关引脚输出，完成第一轮检测；在控制信号与电磁摆弦头3作用下，传感器钢弦2向另一相反方向偏转并与浸泡在冰下水中的传感器地址端金属触点4a处于断开状态，检测信号接收金属触点4b再次接收由检测信号发送金属触点5发出并通过冰、水介质传播的检测脉冲信号，同时进行译码，并将译码结果通过导线与传感器导线连接插座11有关引脚输出，完成第二轮检测。外部专用数据处理仪器通过对接收到的两轮数据进行分析处理，可得出被检测冰层厚度和水位，整个检测过程完成。本发明的主要用途及优点弦控式数字编译码传感器及其检测方法可以在冰冻条件下对河流渠道、湖泊、水库、长距离输水工程、极地考察、地质与环境监测及各种水电工程冰层生消过程进行高精度的冰厚与水位自动检测，也可应用于工矿企业、农业水利及城市生活用水设施、污水处理的水位自动化测控领域，如水池、水塔、地下水、管网等的水位自动化测控系统。
本发明在对电脉冲信号在冰层及水中的导电传输特性进行了深入研究的基础上，采用数字式脉冲编译码与钢弦控制识别电路相结合的特殊传感器设计结构，避免了电脉冲信号在冰层及水中传输时冰的电磁物理特性对检测结果的影响；在整个检测过程中，全部采用特殊编码后的数字脉冲信号检测、识别和传输，具有很强的抗干扰能力，并很容易与计算机直接相连，可以在恶劣环境下实现对冰层厚度及冰下水位的全数字化自动检测。其优点可以概括为A、采用脉冲编码信号复式检测方式，可不受冰声学性质、电学性质和光学性质等的变化影响而能对冰层厚度及冰下水位进行自动检测B、采用数字编码信号检测与传输，抗干扰性能强；C、测量精度可达到毫米级，误差小，稳定可靠；
具体实施例方式实施方式1.冰厚及冰下水位的检测首先，将图1中所示钢弦松紧调整装置6调整钢弦2，使其张力达到一合适数值，然后将传感器钢弦控制机构8一端朝下垂直安置传感器于冰水中(可在未结冰时安放在被测水中或在结冰状态下凿开冰层将其垂直安置于冰水中)，顶部高出被检测冰面。专用检测仪器通过一根多芯防水电缆与传感器导线连接插座相连。检测时先由专用检测仪器发出钢弦吸合控制命令，该命令通过钢弦控制电路带动相连的电磁摆弦头3与铝合金壳体外侧壁钢弦2发生机械偏转，使传感器钢弦2与传感器地址端金属触点4a(地址端金属触点与矩形柱体铝合金壳体内部的测冰厚/水位编译码电路特定地址译码端相连接)可靠接触并在电路上接地。通过专用信号线，专用检测仪器将与水平高度一一对应的顺序编码检测脉冲信号发送到传感器内部检测信号发送金属触点5并通过冰、水介质扩散传输，传感器内部编译码电路通过与之相连的检测信号接收金属触点4b接收该检测脉冲信号，同时进行译码，并将译码结果通过导线与传感器导线连接插座11有关引脚反馈输出到专用检测仪器存储，完成第一轮检测；接着，专用检测仪器给传感器发出控制信号，该控制信号通过钢弦控制电路9与电磁摆弦头3使传感器钢弦2向另一相反方向偏转并与浸泡在冰下水中的传感器地址端金属触点4a处于断开状态，专用检测仪器将与水平高度一一对应的顺序编码检测脉冲信号再次发送到传感器内部检测信号发送金属触点5并通过冰、水介质扩散传输，传感器内部编译码电路通过与之相连的检测信号接收金属触点4b接收该检测脉冲信号，同时进行译码，并将译码结果通过导线与传感器导线连接插座11有关引脚反馈输出到专用检测仪器，外部专用数据处理仪器通过对接收到的两轮数据进行分析处理，可得出被检测冰层厚度和冰下水位，整个检测过程完成。实施方式2.水位的检测通过图1中所示传感器钢弦松紧调整装置6调整钢弦2，使其张力达到一合适数值，然后将传感器钢弦控制机构8一端朝下垂直安置传感器于冰水中，顶部高出被检测冰面。专用检测仪器通过一根多芯防水电缆与传感器导线连接插座相连。检测时先由专用检测仪器发出钢弦吸合控制命令，该命令通过钢弦控制电路带动相连的电磁摆弦头3与铝合金壳体外侧壁钢弦2发生机械偏转，使传感器钢弦2与传感器地址端金属触点4a(地址端金属触点与矩形柱体铝合金壳体内部的测冰厚/水位编译码电路特定地址译码端相连接)可靠接触并在电路上接地。通过专用信号线，专用检测仪器顺序编码检测脉冲信号发送到传感器内部检测信号发送金属触点5并通过冰、水介质扩散传输，传感器内部编译码电路通过与之相连的检测信号接收金属触点4b接收该检测脉冲信号，同时进行译码，并将译码结果通过导线与传感器导线连接插座11有关引脚反馈输出到专用检测仪器，通过数据分析、计算即可得出被检测水位数值。
权利要求
1.一种弦控式数字编译码传感器其特征在于是一种既可检测冰层厚度又可检测水位的具有双重功能的传感器，传感器由矩形柱体铝合金壳体(1)、固定在铝合金壳体顶部外侧壁的钢弦(2)、电磁摆弦头(3)、铝合金壳体顶部侧壁自下而上等距离安装的编译码电路地址端金属触点(4a)、铝合金壳体右侧壁自下而上等距离安装的编译码电路检测信号接收金属触点(4b)、检测信号发送金属触点(5)、钢弦松紧调整装置(6)、固定在铝合金壳体内部并与金属触点相连接的冰厚/水位检测编译码电路(7)、底部的钢弦控制机构(8)、钢弦控制电路(9)、绝缘保温密封添充层(10)及传感器导线连接插座(11)组成，其钢弦控制电路(9)和钢弦控制机构(8)控制与传感器内部编译码电路地线相连接的钢弦(2)，使钢弦与传感器地址端金属触点(4a)可交替处于接通或断开两种状态，检测信号发送金属触点(5)通过导线与传感器导线连接插座(11)相连接。
2.权利要求1所述的弦控式数字编译码传感器的检测方法特征在于一种特殊的冰厚/水位复式自动检测方法，该方法过程如下首先，在控制信号作用下，通过钢弦控制电路(9)和钢弦控制机构(8)使传感器钢弦(2)与传感器地址端金属触点(4a)处于接通状态，传感器内部编译码电路通过与之相连的检测信号接收金属触点(4b)接收由检测信号发送金属触点(5)发出并通过冰、水介质传播的检测脉冲信号，同时进行译码，并将译码结果通过导线与传感器导线连接插座(11)有关引脚输出，完成第一轮检测；在控制信号作用下，通过钢弦控制电路(9)和钢弦控制机构(8)使传感器钢弦(2)与传感器地址端金属触点(4a)由接通状态转换为断开状态，重复第一轮检测过程，得到在传感器钢弦(2)与传感器地址端金属触点(4a)断开状态下的译码结果并通过传感器导线连接插座(11)有关引脚输出，完成第二轮检测，外部专用数据处理仪器通过对接收到的两轮数据进行分析处理，可得出被检测冰层厚度和水位。
全文摘要
弦控式数字编译码传感器及其检测方法属于自动化检测技术领域。其特征是传感器钢弦在控制信号作用下与传感器内部编译码电路地址码引出触点处于接触与非接触两种状态,在此期间传感器通过水、冰等介质接收连续地址编码脉冲信号,并由内部检测译码电路识别,从而可以在不受冰的电磁物理特性影响情况下检测出冰层厚度与冰下水位值。它可以在冰冻条件下对河流渠道、湖泊、水库、长距离输水工程、极地考察、地质与环境监测及各种水电工程冰层生消过程进行高精度的冰厚与水位自动检测。
文档编号G01B7/06GK1389706SQ02135250
公开日2003年1月8日 申请日期2002年7月4日 优先权日2002年7月4日
发明者秦建敏, 李志军, 韩振南, 韩松珍 申请人:太原理工大学