专利名称：料仓料位在线智能监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在线监测系统，特别是指料仓料位在线智能监测系统。
背景技术：
料仓是工程施工、化工、冶金、食品等工业生产过程必备的储料装置。料仓形式多样，在工程应用中料仓多为封闭系统，而且现场情况复杂，也给料位的检测增添了难度。如 混凝土搅拌行业水泥料仓料位的检测问题，至今未能得到很好地解决，在材料控制方面造成极大难度。许多搅拌站均发生过，在往水泥料仓风力输送水泥的过程中，将料仓打爆，造成水泥四处飞逸，一则造成环境严重污染，二则造成材料的严重浪费。纵观目前国内外市场料位检测仪表繁多，如红外线料位检测仪、超声波料位检测仪、微波料位检测仪、重锤式料位检测仪、阻旋式料位极限位置检测装置等。但这些检测仪在现场环境中使用中，常常受种种因素的约束，如仓内粉尘、材料密度变化、介电常数变化等因素的影响，对检测精度影响严重，甚至无法正常工作，而且仪器价格昂贵。CN1963415A公开了一种料仓料位智能检测仪，属于自动检测领域，它包括比例取力器和数字式智能显示仪表两部分，比例取力器由上、下支撑梁、称重传感器、锁紧装置和取力杆组成，料仓支撑腿上安装有上、下支撑梁，一支撑梁通过锁紧装置与称重传感器相连，称重传感器与取力杆一端相连，取力杆另一端与另一支撑梁相连；数字式智能显示仪表包括单片机、存储器、信号放大电路、电源、A/D转换器、通信接口、显示器、键盘和多路转换器，电源分别与键盘、多路转换器相连，单片机分别与显示器、存储器、通信接口、A/D转换器、键盘相连，多路转换器分别与A/D转换器、信号放大电路相连。该专利申请采用取力器进行检测，无法保证良好的检测精度，误差较大。

实用新型内容本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点，提供料仓料位在线智能监测系统，具有良好的检测精度和较低的使用成本。本实用新型采用如下的技术方案料仓料位在线智能监测系统，包括具有若干支腿的料仓，在至少一个支腿上设有支腿承重监测单元，该支腿承重监测单元包括微位移检测模块，该微位移检测模块接于信号放大及A/D转换模块，该信号放大及A/D转换模块通过无线传输模块和/或有线接口接于控制系统。优选地，在料仓的所有支腿上均设有所述支腿承重监测单元。由于料仓粉料重量在每个支腿上的分配不是均勻的，而且受到粉料堆积重心偏移、支腿地基沉降影响、水平风力影响、温度、地震等诸多因素的影响，如果仅在一个支腿上检测，上述诸多因素，将严重影响检测结果的准确性。为此优选采取在每个支腿上(有的料仓是三个支腿支撑、个别料仓还有六腿支撑的)设置支腿承重监测单元，这样在最大限度上，降低了上述诸多因素的影响。料仓的实际粉料重量是每条腿承载重量的和。而对于那些检测精度要求低的场所，也可以只在一条支腿上设置支腿承重监测单元进行监测，但这时检测精度受上述各种因素影响，须定期标定修正确保误差在一定范围内。优选地，所述信号放大及A/D转换模块上连接有温度补偿模块。优选地，所述信号放大及A/D转换模块上连接有显示屏。进一步地，所述微位移检测模块包括一双孔梁式传感器，该双孔梁式传感器的一端固定安装在一焊接于支腿上的传感器平台上，该双孔梁式传感器的另一端通过一感应微位移的位移检测螺栓顶抵在一检测平台上，该检测平台焊接在支腿上；该双孔梁式传感器双孔的上、下两面各贴有两片箔式电阻应变片，并组成全桥检测电路，其输出接于所述信号放大及A/D转换模块。所述位移检测螺栓的前部设有一不锈钢球，所述检测平台上设有一不锈钢垫片，该不锈钢垫片的中部开设有一小孔，该不锈钢球顶抵在该小孔上。或者，所述微位移检测模块包括一安装在支腿上的涡流位移传感器，该涡流位移传感器的检测端指向一传感器检测背景模块，该传感器检测背景模块焊接固定在支腿上。或者，所述微位移检测模块采用电容测微仪、电感传感器、霍尔位移传感器或光电位移传感器。优选地，所述信号放大及A/D转换模块上连接有Zigbee分节点，所述控制系统连接有Zigbee无线传输模块，该信号放大及A/D转换模块藉由该Zigbee分节点与该Zigbee 无线传输模块与控制系统连接。由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型的料仓料位在线智能监测系统采用微位移检测模块检测料仓支腿承载时产生的轴向的微小形变并转化为电信号输出，然后进行信号放大及A/D转换，由控制系统计算得到支腿载荷数据，根据支腿载荷数据算出料仓荷重，由料仓荷重来监测料仓料位，不受料仓内粉尘、材料密度变化、介电常数变化等因素的影响，可保证良好的线性及检测精度，为料仓料位的在线监测提供了一种成本合理、行之有效的方式。

图1为本实用新型具体实施方式
的电路框图。图2为本实用新型采用双孔梁式传感器的微位移检测模块的结构示意图；图3为本实用新型采用涡流位移传感器的微位移检测模块的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式
对本实用新型进行详细描述。参照图1，本实用新型的料仓料位在线智能监测系统，包括具有若干支腿的料仓， 在所有料仓支腿2上均设有支腿承重监测单元，该支腿承重监测单元包括设在料仓支腿上的微位移检测模块2，微位移检测模块2接于信号放大及A/D转换模块3，信号放大及A/D 转换模块3上连接有Zigbee分节点5，控制系统4连接有Zigbee无线传输模块8，信号放大及A/D转换模块3藉由Zigbee分节点5与Zigbee无线传输模块8与控制系统4连接； 信号放大及A/D转换模块3上还连接有温度补偿模块6和显示屏7。微位移检测模块2可以选用双孔梁式传感器、涡流位移传感器、电容测微仪、电感传感器、霍尔位移传感器或光电位移传感器等等，下面以双孔梁式传感器、涡流位移传感器为例进行详细说明。一、双孔梁式传感器参照图1和图2，微位移检测模块2包括一双孔梁式传感器21，双孔梁式传感器21 的一端固定安装在一焊接于料仓支腿1上的传感器平台22上，双孔梁式传感器21的另一端通过一感应微位移的位移检测螺栓23顶抵在一检测平台M上，检测平台M焊接在料仓支腿1上；双孔梁式传感器21双孔的上、下两面各贴有两片箔式电阻应变片25，并组成全桥检测电路，其引出线251接于信号放大及A/D转换模块3。为使位移检测螺栓23与检测平台M结合紧密，位移检测螺栓23的前部设有一不锈钢球沈，检测平台M上设有一不锈钢垫片27，不锈钢垫片27的中部开设有一小孔271， 不锈钢球沈顶抵在小孔271上，小孔271为0. 3mm的倒角，其直径为不锈钢球沈直径的一
半左右。下面简述一下工作原理根据材料力学定理，料仓支腿在料仓料位变化时会发生形变，其形变的大小与料仓支腿的承重力呈正比σ = F/E................................................(1)式中σ为在力作用下料仓支腿的相对形变F为料仓支腿的承重NE为支腿材料的弹性模量本系统直接将支腿本身作为传感器的一次元件，在承重力的作用下支腿产生变形，其形变规律按公式(1)所示，在支腿上设定两个应力观测点即传感器平台和检测平台， 其间距离为L，那么在承重力的作用下，L将发生变化其变形量AL为AL = LXo................................................(2)本系统将双孔梁式传感器作为二次微位移传感元件，用来检测上述AL，藉由箔式电阻应变片组成的全桥检测电路将检测信号输出并经信号放大及A/D转换后由下位控制系统读出采集数据。上述检测传感过程，实际上是将料仓的载荷造成料仓支腿的应力，使支腿产生形变al，通过位移检测螺栓作用在双孔梁式传感器上，产生信号输出，输出信号的大小与 AL成正比，而AL在L确定后，与支腿的承载成正比，因此微位移检测模块经放大后的输出信号与料仓的承载成正比。在实验室模仿350吨料仓，取L= 13mm左右，在料仓空载满载变化时AL约为 0. 005mm。每个支腿检测的灵敏度可以通过微调L，使得每个分支腿检测灵敏度相一致，这对于系统的计算及补偿非常有利。二、涡流位移传感器参照图1和图3，微位移检测模块2包括一安装在支腿上的涡流位移传感器28，涡流位移传感器28安装在涡流传感器安装支座30上，涡流位移传感器28的检测端指向一不锈钢传感器检测背景模块四，传感器检测背景模块四焊接固定在支腿1上，涡流位移传感器观具有一涡流传感器输出信号电缆线观1。通过涡流传感器输出信号电缆线281给涡流位移传感器观提供12v直流电源，并同时通过涡流传感器输出信号电缆线281将输出信号放大及A/D转换模块3。涡流位移传感器观在涡流传感器安装支座30上可以上下微动调节。传感器检测背景模块四与涡流位移传感器28的检测端的微位移产生不同的涡流损耗产生信号输出，输出信号决定微位移大小，从而计算出一条支腿的承载重量。
上述仅为本实用新型的具体实施方式
，但本实用新型的设计构思并不局限于此， 凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。
权利要求1.料仓料位在线智能监测系统，包括具有若干支腿的料仓，其特征在于在至少一个支腿上设有支腿承重监测单元，该支腿承重监测单元包括微位移检测模块，该微位移检测模块接于信号放大及A/D转换模块，该信号放大及A/D转换模块通过无线传输模块和/或有线接口接于控制系统。
2.如权利要求1所述的料仓料位在线智能监测系统，其特征在于在料仓的所有支腿上均设有所述支腿承重监测单元。
3.如权利要求1所述的料仓料位在线智能监测系统，其特征在于所述信号放大及A/ D转换模块上连接有温度补偿模块。
4.如权利要求1所述的料仓料位在线智能监测系统，其特征在于所述信号放大及A/ D转换模块上连接有显示屏。
5.如权利要求1所述的料仓料位在线智能监测系统，其特征在于所述微位移检测模块包括一双孔梁式传感器，该双孔梁式传感器的一端固定安装在一焊接于支腿上的传感器平台上，该双孔梁式传感器的另一端通过一感应微位移的位移检测螺栓顶抵在一检测平台上，该检测平台焊接在支腿上；该双孔梁式传感器双孔的上、下两面各贴有两片箔式电阻应变片，并组成全桥检测电路，其输出接于所述信号放大及A/D转换模块。
6.如权利要求5所述的料仓料位在线智能监测系统，其特征在于所述位移检测螺栓的前部设有一不锈钢球，所述检测平台上设有一不锈钢垫片，该不锈钢垫片的中部开设有一小孔，该不锈钢球顶抵在该小孔上。
7.如权利要求1所述的料仓料位在线智能监测系统，其特征在于所述微位移检测模块包括一安装在支腿上的涡流位移传感器，该涡流位移传感器的检测端指向一传感器检测背景模块，该传感器检测背景模块焊接固定在支腿上。
8.如权利要求1所述的料仓料位在线智能监测系统，其特征在于所述微位移检测模块采用电容测微仪、电感传感器、霍尔位移传感器或光电位移传感器。
9.如权利要求1所述的料仓料位在线智能监测系统，其特征在于所述信号放大及A/ D转换模块上连接有Zigbee分节点，所述控制系统连接有Zigbee无线传输模块，该信号放大及A/D转换模块藉由该Zigbee分节点与该Zigbee无线传输模块与控制系统连接。
专利摘要料仓料位在线智能监测系统，包括具有若干支腿的料仓，在至少一个支腿上设有支腿承重监测单元，该支腿承重监测单元包括微位移检测模块，该微位移检测模块接于信号放大及A/D转换模块，该信号放大及A/D转换模块通过无线传输模块和/或有线接口接于控制系统。与现有技术相比，本实用新型采用微位移检测模块检测料仓支腿承载时产生的轴向微小形变并转化为电信号输出，然后进行信号放大及A/D转换，由控制系统计算得到支腿载荷数据，根据支腿载荷数据算出料仓荷重，由料仓荷重来监测料仓料位，可保证良好的线性及检测精度，为料仓料位的在线监测提供了一种成本合理、行之有效的方式。
文档编号G01B21/02GK202025205SQ20112005524
公开日2011年11月2日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者严子利, 黄文景, 黄耀志 申请人:福建南方路面机械有限公司