基于DSP数字信号处理的原位测试数据采集系统的制作方法

本实用新型涉及静力触探数据采集技术领域，具体为基于DSP数字信号处理的原位测试数据采集系统。

背景技术：

原位测试是在岩土原来所处的位置上保持岩土的天然结构或基本上在原位状态和天然应力条件下对岩土性质进行测试的方法，主要包括静力触探试验和十字板剪切试验，利用贯入设备以一定的恒定速率将静探探头和十字板压入待测岩土中，根据探头和十字板内的传感器数据来判定土层的物理力学性质。而在现有的原位测试数据采集系统中，由于缺乏一套集成的数据采集系统，所以采用静探探头的静探测试试验和采用十字板的剪切测试试验需要要分开进行，单独采用一套数据采集系统进行试验，其操作也更加繁琐，降低了原位测试数据采集的工作效率。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种基于DSP数字信号处理的原位测试数据采集系统，既能够有效采集静力触探探头的试验数据，又能够采集十字板剪切试验数据。

本实用新型的技术方案在于：包括DSP数字信号处理器、模数信号转换模块、输入通道转换模块及传感器，所述传感器包括温度传感器、锥尖阻力传感器、侧壁摩擦力传感器、孔隙水压力传感器、探头倾斜传感器、十字板扭矩传感器、角度位移传感器及深度位移传感器，所述锥尖阻力传感器、侧壁摩擦力传感器、孔隙水压力传感器、十字板扭矩传感器、角度位移传感器及深度位移传感器分别连接输入通道转换模块，所述模数信号转换模块分别连接DSP数字信号处理器和输入通道转换模块，温度传感器和探头倾斜传感器分别连接DSP数字信号处理器。

所述温度传感器、锥尖阻力传感器、侧壁摩擦力传感器、孔隙水压力传感器、探头倾斜传感器设于静力触探探头上，十字板扭矩传感器设于十字板头上，角度位移传感器设于扭剪装置上，深度位移传感器设于探杆贯入装置上。。

所述DSP数字信号处理器连接一体化工控机。

本实用新型的有益效果在于：

1、上述结构在一套采集系统内既配置了用于采集静力触探探头数据的多种传感器，同时也配置了能够采集十字板剪切试验数据的多种传感器，可单独用于探头静力触探和十字板剪切的数据采集，实现多种功能的切换使用，也可同时用于探头静力触探和十字板剪切试验，有效扩大了原位测试数据采集系统的运用范围。

2、采用DSP数字信号处理器，具有测量精度高、采样速度快的特点。

3、采用一体化工控机，其稳定性和兼容性好，操作简单，同时具备在线实时数据监控的功能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本实用新型的实施例。

如图1所示，本实施例包括DSP数字信号处理器、模数信号转换模块、输入通道转换模块及传感器，所述传感器包括温度传感器、锥尖阻力传感器、侧壁摩擦力传感器、孔隙水压力传感器、探头倾斜传感器、十字板扭矩传感器、角度位移传感器及深度位移传感器，所述锥尖阻力传感器、侧壁摩擦力传感器、孔隙水压力传感器、十字板扭矩传感器、角度位移传感器及深度位移传感器分别连接输入通道转换模块，所述模数信号转换模块分别连接DSP数字信号处理器和输入通道转换模块，温度传感器和探头倾斜传感器分别连接DSP数字信号处理器。

所述温度传感器、锥尖阻力传感器、侧壁摩擦力传感器、孔隙水压力传感器、探头倾斜传感器设于静力触探探头上，十字板扭矩传感器设于十字板头上，角度位移传感器设于扭剪装置上，深度位移传感器设于探杆贯入装置上。。所述DSP数字信号处理器连接一体化工控机。

通过贯入设备进行地层试验时，各传感器的信号通过输入通道转换模块进行信号通道调整，传输至模数信号转换模块进行模/数信号处理，处理好的数字信号再传输至DSP数字信号处理器中进行进一步的数字化处理，通过数字通讯接口将数字信号传输至一体化工控机内进行数据显示和数据保存。

其中的输入通道转换模块采用MPC508A，具有8路模拟量分时输入通道，3选1选通控制端口，具有双向通断功能；模数信号转换模块采用AD7705，具有16位带采样保持的基于电容的逐次逼近寄存器型模数转换器，具有高分辨率、宽动态范围、自校、准抗噪声性能优良以及低电压低功耗的特点；DSP数字信号处理器采用ADSP21160，其测量精度高，采样速度快，外设接口丰富，能够有效提高原位测试的数据质量；一体化工控机采用西门子的IPC547D，集成了工业电脑主机、显示屏和触摸屏等功能，其兼容性好，操作简单，具备在线实时数据监控的功能。

在上述实施例中，

温度传感器采用DS18B20，

锥尖阻力传感器采用双桥电阻式应变片，

侧壁摩擦力传感器采用双桥电阻式应变片，

孔隙水压力传感器采用双桥电阻式应变片，

探头倾斜传感器采用SCA100T，

十字板扭矩传感器采用双桥电阻式应变片，

角度位移传感器采用WDD35D-4精密导电电位器型，

深度位移传感器采用4-20mA输出的磁悬浮位移传感器。

上述数据采集系统中，温度传感器、锥尖阻力传感器、侧壁摩擦力传感器、孔隙水压力传感器、探头倾斜传感器设于静力触探探头内，用以采集探头的相关数据，十字板扭矩传感器设于十字板内，用以采集十字板剪切试验数据，角度位移传感器设于扭剪装置上，在通过扭剪装置旋转探杆的过程中，采集探杆的转动角度，最终得到探杆下端十字板转动的角度值，深度位移传感器设于探杆贯入装置上，用于采集探杆贯入过程中的深度位移数据。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。