專利名稱：微型旋漿流速儀檢定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種距離測量與頻率測量的裝置，特別涉及一種 河工模型中對微型旋漿流速儀的檢定裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準SL/T150-95《直線明槽中轉(zhuǎn)子式流 速儀的檢定方法》，檢定車在橫斷面均勻一致的直線明槽中以穩(wěn)定速 度牽引流速儀運動時，用某種儀器測得檢定車的運行速度v和流速儀 的轉(zhuǎn)速n。檢定次數(shù)為22次時，得到22對速度v和轉(zhuǎn)速n數(shù)據(jù)。將 這些數(shù)據(jù)用最小二乘法擬合成直線方程v=Kn+C
V——一流速，單位m/s;
K水力螺距，單位m;
n—轉(zhuǎn)子每秒轉(zhuǎn)數(shù)，單位r/s;
C儀器常數(shù)，單位m/s o
在現(xiàn)有的檢測裝置中在測量方面主要存在以下不足測量精確度 不高，抗干擾能力不強，結(jié)構(gòu)復雜使用不便。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種符合行業(yè)標準要求的，實用性強
的微型旋漿流速儀的檢定裝置。
為了達到所述目的，本實用新型提供的微型旋漿流速儀檢定裝
置，其由手動控制電路、距離測量模塊、葉輪旋轉(zhuǎn)測量模塊和單片機、
顯示器組成；其距離測量模塊由盤式游標、光電轉(zhuǎn)換電路和濾波電路
組成；葉輪旋轉(zhuǎn)測量模塊由整形去耦電路和計數(shù)電路組成；其所述的
手動控制電路連接單片機，距離測量模塊中盤式游標、光電轉(zhuǎn)換電路
和濾波電路依次連接，濾波電路與單片機連接，葉輪旋轉(zhuǎn)測量模塊中
整形去耦電路通過計數(shù)電路與單片機連接，上述的單片機與顯示器連接。
上述的盤式游標安置在檢定小車的主動^軸上，其輪緣分度為 10mm，每一格的起始處留出lmm的間隙鑿空；整個圓盤輪緣上連續(xù) 十一個空隙及其間隔構(gòu)成一個游標，空隙即為游標刻度。安裝在圓盤 兩側(cè)的兩個相對的弧形底座上各自鑿出IO個間隔為llmm，直徑為 2mm的圓孔，分別用來安放紅外發(fā)射管和紅外接收管。這十個圓孔 及其間隔構(gòu)成游標裝置的主尺，圓孔即為主尺刻度。游標主尺上每一 格與游標上一格之差為游標的精度值或游標的最小分度值，所以盤式 游標測量裝置的精度為lmm，可以滿足以cm/s標稱的流場速度單位 的精度要求。
其所述的葉輪旋轉(zhuǎn)測量模塊中的整形去耦電路連接一放大器， 將所得到的脈沖信號進行放大。
本實用新型提供的裝置符合行業(yè)標準要求、實用性強，且具有檢 定車行駛距離和微型旋漿流速儀葉輪測量精確的特點，流速儀葉輪測 量通過盤式游標能夠精確的記錄所測的數(shù)據(jù)并能夠及時通過單片機 和顯示器記錄所測量到的數(shù)據(jù)和顯示，同時裝置所得到信號通過放大器進行放大和整形去耦電路進行整形，即可達到防信號衰弱和抗干擾 能力強，使用方便的優(yōu)點；本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。


以下結(jié)合附圖和具體實施方式
來進一步說明本實用新型。
圖l為本實用新型的原理圖。圖2為盤式游標裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型中的LCD模塊的顯示圖。圖4為本實用新型的電路圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。根據(jù)圖1可知本實用新型所提供的一種微型旋漿流速儀檢定裝 置，其主要由手動控制模塊、距離測量模塊l、葉輪旋轉(zhuǎn)測量模塊2 和單片機、顯示器組成；其距離測量模塊由盤式游標、光電轉(zhuǎn)換電路 和濾波電路組成；葉輪旋轉(zhuǎn)測量模塊由整形去耦電路和計數(shù)電路組 成；其所述的手動控制電路連接單片機，距離測量模塊中盤式游標、 光電轉(zhuǎn)換電路和濾波電路依次連接，濾波電路與單片機連接，葉輪旋 轉(zhuǎn)測量模塊中整形去耦電路通過計數(shù)電路與單片機連接，該單片機與 顯示器連接。本實用新型中的盤式游標裝置安置在檢定小車的主動輪軸上，結(jié) 構(gòu)如圖2所示，其輪緣分度為10mm,每一格的起始處留出lmm的 間隙鑿空，作為圓盤1一側(cè)安裝的紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外線通道。整
個圓盤輪緣上連續(xù)十一個空隙及其間隔構(gòu)成一個游標，空隙即為游標
刻度。安裝在圓盤兩側(cè)的兩個相對的弧形底座2上各自鑿出10個間 隔llmm，直徑為2mm的圓孔，分別用來安放紅外發(fā)射管和紅外接 收管。這十個圓孔及其間隔構(gòu)成游標裝置的主尺，圓孔即為主尺刻度。 游標主尺上每一格與游標上一格之差為游標的精度值或游標的最小 分度值，所以盤式游標測量裝置的精度為lmm，可以滿足以cm/s標 稱的流場速度單位的精度要求。
葉輪旋轉(zhuǎn)測量模塊中的整形去耦電路中的光電耦合器外接流速 儀放大器，這樣即可將接收到的流速儀葉輪旋轉(zhuǎn)信號通過流速儀放大 器進行放大后，形成幅值為IOV的低頻脈沖信號，該信號再通過光 電耦合器對脈沖信號進行整形，同時也切斷系統(tǒng)外電氣干擾的通道， 這樣就很好的避免了外界的干擾，從而提高了整個裝置的抗干擾能 力，經(jīng)過整形后的脈沖再輸入到流速儀脈沖計數(shù)電路，對此脈沖信號 在單位時間內(nèi)進行計數(shù)。由于一臺流速儀放大器外接六只流速儀，而 單片機MCU自帶計數(shù)器有限，因此擴展兩片8253計數(shù)器,每片8253 可以測三只流速儀，連接關(guān)系如圖4所示，圖中給出兩片擴展的計數(shù) 器8253，兩片計數(shù)器通過引腳CS連接74ALS138譯碼器U6，每片 分別連接三個高速光電耦合器6N137，同時三個端口分別通過三個三 極管PNP連接74ALS138譯碼器U7。這樣即可完成對所有的流速儀 的計數(shù)。
裝置中的率定器以流速儀放大器的輸出為輸入，則該流速儀率定 器也必須設計成六通道。同時，在小車勻速運動時率定器的控制電路 受外界操作人員的控制，根據(jù)其發(fā)出的信號進行定時和各種參數(shù)的測 量；率定器的顯示電路將顯示小車行駛距離、流速儀葉輪的旋轉(zhuǎn)次數(shù)、 率定時間以及計算出的速度等物理參數(shù)，該電路中的顯示器件選用像
素點為240x128的液晶模塊，該模塊內(nèi)含32K字節(jié)的顯示RAM，有 文本和圖形兩種顯示方式供選擇，對其操作要獨立編寫驅(qū)動程序。根 據(jù)圖3，其給出了LCD240Y128模塊接口的電路，其上所給出的 LCD240Y128模塊通過引腳DB1-DB7連接8255A-5控制器U3,同時 連接PNP三極管Q41和74ALS138譯碼器U6。當裝置在啟動MCU 進入測量狀態(tài)后，LCD模塊將在MCU的控制下實時顯示小車行駛距 離、流速儀葉輪的旋轉(zhuǎn)次數(shù)、率定時間以及計算出的速度等物理參數(shù)， 如圖3所示。
該儀器的是單片機(MCU)采用ARM單片機(MCU)，其可實 現(xiàn)儀器的智能式控制。該儀器在檢定微型旋漿流速儀時，在檢定車處 于勻速行駛狀態(tài)時操作人員按下控制按鈕，此時MCU監(jiān)測到此信號 后進入微秒級計時工況，同時對流速儀的葉輪旋轉(zhuǎn)次數(shù)進行計數(shù)，對 小車的行駛距離進行測量；MCU控制葉輪旋轉(zhuǎn)測量模塊進行葉輪旋 轉(zhuǎn)次數(shù)計數(shù)，其將流速儀葉輪旋轉(zhuǎn)信號接入流速儀放大器后輸出幅值 為IOV的低頻脈沖信號，該信號再通過光電耦合器對脈沖信號進行 整形，同時也切斷系統(tǒng)外電氣干擾的通道，這樣就很好的避免了外界 的干擾，從而提高了整個裝置的抗干擾能力，經(jīng)過整形后的脈沖再輸 入到流速儀脈沖計數(shù)電路，實現(xiàn)對此脈沖信號在單位時間內(nèi)進行計 數(shù)。對小車的行駛距離進行測量由MCU控制距離測量模塊實現(xiàn)，其 首先通過該模塊中的盤式游標中紅外測距裝置進行cm/s級的標稱流 場速度測量，再將所測得的數(shù)據(jù)通過光電轉(zhuǎn)換電路光電轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn) 換成電信號，該電信號再進入到濾波電路濾去輸出電壓中的紋波，其 輸出輸入到MCU進行處理；MCU將接收到的數(shù)據(jù)進行處理計算得 到檢定時間、流速儀葉輪旋轉(zhuǎn)次數(shù)和小車行駛距離，同時實時顯示在 液晶模塊LCD上；待操作人員將控制按鈕復位后，LCD將定格顯示本次檢定的小車速度(流場速度，m/s)與葉輪旋轉(zhuǎn)速率(轉(zhuǎn)子每秒 轉(zhuǎn)數(shù)，r/s)。執(zhí)行完《直線明槽中轉(zhuǎn)子式流速儀的檢定方法》推薦的檢定次 數(shù)后，得到22對速度v和轉(zhuǎn)速n數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)用最小二乘法擬 合成直線方程v-Kn+C，即完成對微型旋漿流速儀的檢定。通過本裝置得到的結(jié)果實現(xiàn)在測量IO米的直線距離時，本裝置 優(yōu)于標準巻尺；在測量1000赫茲以下的頻率脈沖時，其與函數(shù)發(fā)生 器等同。以上是本實用新型的實施方式之一，對于本領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人 員，不花費創(chuàng)造性的勞動，在上述實施例的基礎(chǔ)上可以做多種變化， 同樣能夠?qū)崿F(xiàn)本實用新型的目的。但是，這種變化顯然應該在本實用 新型的權(quán)利要求書的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、微型旋漿流速儀檢定裝置，其由手動控制電路、距離測量模塊、葉輪旋轉(zhuǎn)測量模塊和單片機、顯示器組成；所述的距離測量模塊由盤式游標、光電轉(zhuǎn)換電路和濾波電路組成；葉輪旋轉(zhuǎn)測量模塊由整形去耦電路和計數(shù)電路組成；其特征在于，所述的手動控制電路連接單片機，距離測量模塊中盤式游標裝置、光電轉(zhuǎn)換電路和濾波電路依次連接，濾波電路與單片機連接，葉輪旋轉(zhuǎn)測量模塊中整形去耦電路通過計數(shù)電路與單片機連接，上述的單片機與顯示器連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型旋漿流速儀檢定裝置，其特征在 于，所述的盤式游標安置在檢定小車的主動輪軸上，其輪緣分度為 10mm，每一格的起始處留出lmm的間隙鑿空；整個圓盤輪緣上連續(xù) 十一個空隙及其間隔構(gòu)成一個游標，空隙即為游標刻度；安裝在圓盤 兩側(cè)的兩個相對的弧形底座上各自鑿出IO個間隔為llmm，直徑為 2mm的圓孔，分別用來安放紅外發(fā)射管和紅外接收管。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型旋漿流速儀檢定裝置，其特征在 于，所述的葉輪旋轉(zhuǎn)測量模塊中的整形去耦電路連接一放大器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型旋漿流速儀檢定裝置，其特征在 于，所述的計數(shù)電路中擴展兩片計數(shù)器，兩片計數(shù)器分別通過引腳連 接一譯碼器，每片計數(shù)器分別連接三個高速光電耦合器，同時計數(shù)器分別通過三個三極管連接另一譯碼器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型旋漿流速儀檢定裝置，其特征在 于，所述的顯示器，該顯示器接口電路中的顯示模塊連接控制器，同 時連接三極管和譯碼器。
專利摘要本實用新型公開了微型旋漿流速儀檢定裝置，其由手動控制電路、距離測量、葉輪旋轉(zhuǎn)測量模塊和單片機、顯示器組成；其距離測量模塊由盤式游標、光電轉(zhuǎn)換電路和濾波電路組成；葉輪旋轉(zhuǎn)測量模塊由整形去耦電路和計數(shù)電路組成；其所述的手動控制電路連接單片機，距離測量模塊中盤式游標、光電轉(zhuǎn)換電路和濾波電路依次連接，濾波電路與單片機連接，葉輪旋轉(zhuǎn)測量模塊中整形去耦電路通過計數(shù)電路與單片機連接，上述的單片機與顯示器連接。本實用新型具有檢定車行駛距離和微型旋漿流速儀葉輪測量精確的特點，能夠及時顯示和記錄所測量到的數(shù)據(jù)。
文檔編號G01P21/02GK201177636SQ200820055419
公開日2009年1月7日 申請日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
發(fā)明者張宏偉 申請人:上海河口海岸科學研究中心