专利名称：：多路分布式信息检测与处理装置的制作方法
技术领域：
：本实用新型属于信息检测与处理装置，特别涉及用于对结冰现象进行检测与处理的电子系统。
背景技术：
：现有的结冰信号器的电子系统只能处理单一结冰信号器的信号，如一种振筒式结冰传感器及其电子信号检测装置，其电子信号检测装置检测处理单一传感器的结冰信号，显示单一传感器给出的结冰厚度信息，分析求解单一传感器的结冰速率信息。结冰速率定义为单位时间内冰层厚度的增量，通常分为强结冰，中等强度结冰和弱结冰三个等级。但是在许多实际应用中，需要对被检测对象设置多个结冰传感器，如飞机跑道上，公路上，飞机机翼或机身上，以能更全面准确地反映被检测对象的结冰状况，相应地，也就需要能检测处理多路传感器信息的分布式结冰信息的系统装置。
发明内容本实用新型提出一种多路分布式信息检测与处理装置，目的是能够对多个谐振频率输出的结冰传感器进行信号采集，分析与求解出冰层厚度以及结冰速率等级的信息，并在相应的显示器上予以显示。本实用新型的一种多路分布式信息检测与处理装置，由谐振式传感器、驱动单元、测控单元和显示单元组成；其特征在于(1)所述驱动单元由N个驱动电路组成，对应连接N个谐振式传感器，对它们提供自激振荡的谐振驱动，同时检测谐振频率和温度信号，将它们的谐振频率和温度信号传至测控单元；(2)测控单元由微型计算机构成，微型计算机具有N个定时器/计数器通道和N个模拟/数字转换器，按顺序对N个谐振式传感器进行频率和温度信号的处理；(3)显示单元由N个发光二极管及其相应的控制电路组成，控制电路接收测控单元发送来的显示信息，对显示信息进行译码，驱动发光二极管；所述N二28。所述的多路分布式信息检测与处理装置,其特征在于所述驱动单元中的驱动电路由信号放大器、驱动放大器和二选一开关组成，谐振式传感器中压电元件信号电极的信号通过信号放大器放大，再经驱动放大器产生驱动信号作用于压电元件驱动电极，构成正反馈自激式振荡电路；谐振式传感器频率信号由压电元件驱动电极上引出连接于二选一开关；二选一开关的两个触点分别连接测控单元中微型计算机的定时器/计数器通道和激励信号输出端，二选一开关触点的选择由测控单元经开关控制信号线决定，当检测模式时，测控单元对谐振式传感器进行计数测频；当再激励模式时，测控单元发出的脉冲串激励信号，施加于谐振式传感器，以激励停止振动的压电元件重新谐振工作。所述的多路分布式信息检测与处理装置，其特征在于所述测控单元包括微计算机、时钟电路、串行接口电路、数据存储芯片、多路开关、温度前置放大器和光电隔离电路；(1)时钟电路向微计算机提供实时时间信息；(2)来自所述驱动单元的N根测频信号线接入微计算机内的定时器/计数器通道，由微计算机定时计数，实现测频功能；(3)在微计算机控制下，多路开关选定对应通道，来自N个谐振式传感器某一路的温度信号经过温度前置放大器调理放大，输入至微计算机内的模拟/数字转换器，微计算机根据对应传感器的频率一温度特性，进行温度补偿；(4)每当系统上电工作，写入数据存储芯片中的各谐振式传感器频率、温度信息就和实时时间点相对应；(5)串行接口电路符合485标准，作为下载数据和扩展之用；(6)微计算机向显示单元发送显示控制信号，光电隔离电路用于隔离单片微计算机和显示单元，以提高可靠性。本实用新型的驱动单元随所连接的谐振式传感器一起装设于需要结冰检测的地方；测控单元由功能较强的单片微型计算机为核心组成，单片微型计算机具有多个定时/计数器通道和多个A/D转换通道。这样可以在软件控制下，按一定顺序对多个传感器进行频率和温度的检测。对温度信号，系统软件按照一定的算法进行传感器温度补偿，以更好地保证传感器的温度稳定性，提高系统的可靠性。当检测出温度超过某一较高值时，如2(TC，系统认定传感器探测面上不会发生结冰现象，可切除掉传感器频率信号。对频率信号，系统软件根据冰层厚度与频率对应关系，首先求得冰层厚度的信息；然后根据一定的算法，求得单位时间内频率的增量，也就是单位时间冰层厚度的增量，从而求解出结冰速率的信息。本实用新型实现了利用同一显示器件既显示冰层厚度信息，又显示结冰速率信息，即用常亮的灯光显示冰层厚度的三个等级，不同灯光颜色对应不同冰层厚度；用闪烁的灯光显示正在发生的结冰厚度变化，即结冰速率，不同颜色的闪烁灯光显示不同等级的结冰速率，等级分为弱，中等和强结冰速率。另外，本实用新型还设计了内置式自检功能，即测控单元在系统正式工作之前，首先对传感器的工作状态和温度信号进行检测校验，若发现有不正常，即在相应的显示灯上予以显示，提醒系统操作人员。操作人员也可在系统工作的任何时刻，通过按下显示单元面板上的"自检"按钮，对传感器进行自检校验，从而大大提高了系统的可靠性。本实用新型还针对飞机上的应用，设计了数据存储功能，即系统中设计了大容量的非易失性数据存储单元，能够保证存储足够长时间的信息。系统使用人员和技术人员可通过测控单元上的下载连接器将这些保存的信息下载至便携计算机上，进行数据分析和处理，这对于飞机防冰安全保障具有重要的信息支持作用。图1为本实用新型的一个实施例系统结构示意图图2为该实施例驱动单元电子线路图图3是本实用新型中测控单元的示意图图4是本实用新型显示单元其中一个发光二极管及其控制电路示意图图5为该实施例显示单元显示面板设计图具体实施方式现结合图1至图5说明本实用新型的一个实施例，该实施例已安装于某型号飞机上，进行试飞应用。图1中由压电元件为核心组成的谐振式传感器1，数量为4只，其中2只安装于飞机机翼前缘的上部，另外2只安装于机翼前缘的下部，以对机翼前缘这样容易结冰的危险部位进行结冰探测。谐振式传感器1的输出频率即载有结冰信息，当无结冰发生时，谐振式传感器输出初始工作频率；当有结冰发生时，谐振式传感器输出频率上升，上升幅度与冰层厚度相对应。驱动单元2的数量为2个，每个驱动单元包括2个驱动电路，每个驱动电路对应驱动1个谐振式传感器；驱动单元通过数据与控制线5将谐振频率和温度信号传至测控单元3;测控单元3的显示信息通过显示信息线6传至显示单元4。驱动单元中驱动电路的具体组成及工作原理见图2。图2中谐振式传感器l由压电元件7和微型测温元件8(Pt100)为主组成。信号放大器9，驱动放大器10与谐振式传感器1中压电元件7的二个电极相连接构成正反馈自激式振荡电路，从而为谐振式传感器谐振工作模式提供驱动。11连接于二选一开关12，开关接通触点的选择由图1中的测控单元3中的单片微计算机经开关控制信号线15来选定。当工作模式为检测时，二选一开关处于上端，即检测/激励信号线11与测频信号线13相连，可获得传感器的谐振频率信号，并由测频信号线13送至测控单元的微计算机系统进行计数测频。当冰层厚度达到一定值时，传感器会停止振动，此时需要在融化结冰之后重新对传感器再激励以使其恢复工作，此时为再激励模式，即在微计算机开关控制信号线15的控制下使对应某一传感器的二选一开关处于下端，检测/激励信号线11与激励信号线14相连接，微型计算机发出的脉冲串激励信号经激励信号线14以及检测/激励信号线11，作用于该传感器以激励停止振动的压电元件重新谐振工作。图3是本实用新型实施例中测控单元的组成。检测/激励信号线11连接于二选一开关12，开关接通触点的选择由单片微计算机经开关控制信号线15来选定，当工作模式为检测时，二选一开关处于上端，即检测/激励信号线11与测频信号线13相连，可获得传感器的谐振频率信号，四根测频信号线13接入单片微计算机20内的定时器/计数器通道21，由微计算机软件定时计数，实现测频功能。23是来自于谐振式传感器的温度测量信号线，某一路的温度信号在单片微计算机程序控制下，由温度通道选择控制线24控制多路开关25切换至所对应的通道后，该路温度信号经过温度前置放大器16调理放大后，输入至单片微计算机内的模拟/数字转换器17。单片微计算机获得温度信号后，再根据传感器的频率一温度特性，进行温度补偿，保证传感器可靠工作。实时时钟集成电路芯片26向单片微计算机提供年、月、日及时、分、秒实时信息。这样，每当系统上电工作，写入数据存储芯片18中的各传感器频率、温度信息就和实时时间点相对应，这对日后下载数据的分析极为重要。符合485标准的串行接口电路19作为下载数据和扩展之用。单片微计算机发送的显示信息经显示控制信号线27、光电隔离电路22传送至显示单元。本实用新型实施例的显示单元由四个相同的双色发光二极管及其控制电路所组成，图4是其中一个发光二极管及其控制电路示意图。发光二极管控制信号线28来自于测控单元，控制驱动电路29由两个开关三极管构成，通过橙色发光控制线31、限流电阻30以及蓝色发光控制线32、限流电阻30驱动发光二极管33。当橙色发光控制线31为高电平而蓝色发光控制线32是低电平时，发光二极管33仅显示橙色；当蓝色发光控制线32是高电平而橙色发光控制线31为低电平时，发光二极管33显示蓝色；当31线和32线均为高电平时，发光二极管33则显示出红色。当31线、32线为恒定的高电平时，则发光二极管呈稳定常亮显示状态；当31线、32线为以一定频率(如0.5Hz，占空比为50%)变化的方波信号时，则发光二极管33呈肉眼可观察到的闪烁发光显示状态。某个传感器无结冰信号产生时，其对应的发光二极管为熄灭状态。若某个传感器探测到有结冰发生时，则与此传感器对应的发光二极管发出某种颜色的闪烁发光，以指示结冰正以某种结冰速率发生；当不再有结冰继续发生时，则发光二极管以某种颜色稳定发光，其颜色的不同与结冰厚度相对应。这样，利用同一发光二极管的闪烁发光和稳定常亮发光二种不同发光形式分别显示结冰速率和结冰厚度二种信息。这样的好处是使信息显示集中，对应性好，使用人员读取结冰状况的信息方便。表1是不同闪烁发光与稳定常亮发光颜色与不同结冰速率等级和结冰厚度等级的对应关系。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>图5是该实施例中显示单元显示面板的设计。显示面板34上装有四只双色发光二极管33，还装有自检功能按钮35和电源开关36。权利要求1.一种多路分布式信息检测与处理装置，由谐振式传感器、驱动单元、测控单元和显示单元组成；其特征在于(1)所述驱动单元由N个驱动电路组成，对应连接N个谐振式传感器，对它们提供自激振荡的谐振驱动，同时检测谐振频率和温度信号，将它们的谐振频率和温度信号传至测控单元；(2)测控单元由微型计算机构成，微型计算机具有N个定时器/计数器通道和N个模拟/数字转换器，按顺序对N个谐振式传感器进行频率和温度信号的处理；(3)显示单元由N个发光二极管及其相应的控制电路组成，控制电路接收测控单元发送来的显示信息，对显示信息进行译码，驱动发光二极管；所述N＝2～8。2.如权利要求1所述的多路分布式信息检测与处理装置，其特征在于所述驱动单元中的驱动电路由信号放大器、驱动放大器和二选一开关组成，谐振式传感器中压电元件信号电极的信号通过信号放大器放大，再经驱动放大器产生驱动信号作用于压电元件驱动电极，构成正反馈自激式振荡电路；谐振式传感器频率信号由压电元件驱动电极上引出连接于二选一开关；二选一开关的两个触点分别连接测控单元中微型计算机的定时器/计数器通道和激励信号输出端，二选一开关触点的选择由测控单元经开关控制信号线决定，当检测模式时，测控单元对谐振式传感器进行计数测频；当再激励模式时，测控单元发出的脉冲串激励信号，施加于谐振式传感器，以激励停止振动的压电元件重新谐振工作。3.如权利要求1或2所述的多路分布式信息检测与处理装置，其特征在于所述测控单元包括微计算机、时钟电路、串行接口电路、数据存储芯片、多路开关、温度前置放大器和光电隔离电路；(1)时钟电路向微计算机提供实时时间信息；(2)来自所述驱动单元的N根测频信号线接入微计算机内的定时器/计数器通道，由微计算机定时计数，实现测频功能；(3)在微计算机控制下，多路开关选定对应通道，来自N个谐振式传感器某一路的温度信号经过温度前置放大器调理放大，输入至微计算机内的模拟/数字转换器，微计算机根据对应传感器的频率一温度特性，进行温度补偿；(4)每当系统上电工作，写入数据存储芯片中的各谐振式传感器频率、温度信息就和实时时间点相对应；(5)串行接口电路符合485标准，作为下载数据和扩展之用；(6)微计算机向显示单元发送显示控制信号，光电隔离电路用于隔离单片微计算机和显示单元，以提高可靠性。专利摘要多路分布式信息检测与处理装置，属于信息检测与处理装置，目的是对多个谐振频率输出的结冰传感器进行信号采集，分析结冰信息，并予以显示。本实用新型由谐振式传感器、驱动单元、测控单元和显示单元组成；(1)驱动单元由N个驱动电路对应连接N个谐振式传感器，对它们提供谐振驱动，同时检测谐振频率和温度信号，将它们的谐振频率和温度信号传至测控单元；(2)测控单元按顺序对N个谐振式传感器进行频率和温度信号的处理；(3)显示单元对显示信息进行译码，驱动发光二极管。本实用新型远距离分布式安装多个传感器，信息集中处理和显示，从而对结冰状况的检测更为全面和准确，还具备长时间保存大量数据的数据存储功能以及自校验功能。文档编号G05B19/048GK201041631SQ200720084780公开日2008年3月26日申请日期2007年5月18日优先权日2007年5月18日发明者林叶,杰张,洪张申请人:华中科技大学