专利名称:无线潮位遥报仪的制作方法
本实用新型是关于测量仪器的实用新型。
目前，对验潮井水位的测量都采用浮子式验潮仪。这种验潮仪由于采用浮漂，因而其测量精度差，且不能遥报。在深水泊位码头基床的开挖，抛填测量水位时，采用在岸上立木杆悬挂各色小旗，以大体显示潮位的数值(以分米、米计)。当逢雾天或作业点距岸较远时，难以看清，给施工带来困难。
本实用新型的目的在于提供一种以其较高的测量精度，可靠的传输方法，先进的显示方式的数字式无线潮位遥报仪。解决了江、河、湖泊水位及验潮井潮位的测量，并为远离岸的水上施工，提供准确的潮位。
该无线潮位遥报仪是由传感器、发射机、接收机三部分组成。
传感器图1有上探极(1)和下探极(2)，两金属探极头的垂直方向相距1厘米。下探极连有50K欧的电阻器(3)、外壳(4)为有机玻璃，内有环氧树脂(5)封固。为防止海水腐蚀，两探极做镀金处理。其工作原理为当下探极没有触到水面时，传动机构中设置的继电器Ⅰ和继电器Ⅱ均不吸合。此时，电机倒转，通过机械滚筒将探头下放。当下探极接触水面时，由于在水中事先放有导线(地线)，且下探极串有50K欧的电阻器，因此探头通过地线引入的电流较小。这时，只有继电器Ⅰ吸合，电机停转，探头静止。当涨潮时，水面接触到上探极，这时通过地线引入探头的电流较大，使继电器Ⅱ也吸合。电机正转，探头上升。
发射机由编码器、调制器、功放器、电源组成。编码器将测得的水位数值转变为特定形式的编码，调制器用水位编码对调频发射机进行调制后，通过高频功放，由天线把载有水位编码的调频无线电波发射到空中。
在一般电路中脉冲信号的调频采用移频键控法。解调采用窄带滤波法，其电路复杂，调试困难。在此采用开关式密勒积分器，它可使任何单流归零脉冲波作为调制波进行间接式调频电路图2和电容耦合相位鉴频电路图3。
间接式调频电路中的积分器采用了开关式密勒电路图4它解决了RC积分电路所输出的爬坡式的积分波形，而获得理想的三角波。
电容耦合相位鉴频器与普遍相位鉴频器的工作原理基本相同。不同的是在二极管D1、D2上各串有电阻R1、R2，加大了二极管导通时对电容C4充电常数，改善了输出波形的爬坡现象。
发射机中设有特殊的抗干扰电路——特殊码编制器和消噪器。
特殊码编制器电路及各点波形图5，当单稳态IB点具有脉冲下跳沿触发特殊码编制器，单稳态I延时为0.25mS时，利用
Q输出并在单稳态ⅡA点正触发特性作用下，利用或门电路就会产生一对特殊码且脉宽相等，均为0.25mS，间距也为0.25mS的脉冲波。
发射机中消噪器电路图6。当电源接通预热时，由于R1C1对D触发器的自清零作用，使D触发器处于Q端为“0”态。此时，与门Ⅰ不开，输出端无信号。当开始工作信号来到，CP端受到正触发，使D触发器翻转，Q端变“1”态，尔后经特殊码编制器输出的信号顺利通过与门Ⅰ，在与门Ⅰ输出端又经R2、R3分压输出略大于CMOS电路的开门电平。而少小的干扰就打不开与门Ⅱ起到了消噪作用。
接收机由调谐器、中放器、消噪器、特定码甄别器、解调器、译码器、显示器、电源组成。
调谐器调谐到发射机的工作频率上，从纷杂的无线电波中选出水位编码的载频信号，经中放器放大送入解调器，解调器是一个专门设计的鉴频电路，它既保持了一般鉴频器抗干扰性能强的优点，同时又能把水位编码不失真地分离出来送至消噪电路，消除部分噪波后，由特定码甄别器再次排除噪波，检出水位编码信号。将具有一定幅度的水位编码在译码器中还原成水位数值，送入显示器，由萤光数码管显示出。同时，可输出打印信号。
接收机中抗干扰电路采用三节施密特电路与二节积分电路的消噪电路图7。由接收机中接收下的脉冲信号，首先通过施密特电路Ⅰ进行幅度消扰。由于施密特电路开门电平约为4伏，那么低于4伏的脉冲信号，无论脉冲宽窄一律拒之门外，然后将幅度较高的但窄于0.25MS脉宽的干扰在R1、R′1，C1、D1的积分作用下使其积分后的幅度低于施密特电路Ⅲ的开门电平，这样又可消除一部分干扰，在R2、R′2、C2、D2与施密特电路Ⅲ的重复作用，再次消除部分干扰。由二节积分电路加上三个施密特电路组成的消噪电路，可消除脉宽小于0.2mS的所有干扰波。
特殊码鉴别器电路及波形图8，输入脉冲波经积分消噪电路后，脉宽和脉冲间隔都有所变化，只有当脉宽为0.1mS，间隔为0.45mS时，才能有脉宽为0.05mS的脉冲输出。
解调器采用电容耦合相位鉴频器。
本实用新型的接收机和发射机各设有一套自动开关，使发射机不发射信号时，均处于停电状态，且接收机开关同步于发射机。
本实用新型由于采用特殊的传感器、抗干扰、调制与解调等电路，因而测量精度高，误差在±5mm之内，可取代浮子式验潮仪。该仪器可输出数字打印信号，便于配备微机保存潮汐水文资料，对远距离传送潮位信号，准确提供所需潮位指导水上作业非常适用。
图1传感器结构示意图。
上探极(1)；下探极(2)，电阻器(3)，外壳(4)，环氧树脂(5)。
图2间接式调频电路。
图3电容耦合相位鉴频电路。
图4开关式密勒电路。
图5特殊码编制器电路及各点波形。
图6发射机中消噪器电路。
图7接收机中消噪器电路。
图8特殊码鉴别器电路及波形。
图9发射机工作原理图。
机械转换器将来自传感器的水位信号变成电信号分别送入①负水位发生器以产生负潮汐信号。②编码器将十进制码变为二进制码再将并行码为串行码、然后将负水位信号或正水位信号送入特殊码编制器进行编码，再经整形电路整形后进行调频、经过调制后的信号通过倍频器和射频功放由天线向空中发射。功放保持电路保护功率放大部分安全工作。信号数字显示部分和发射显示部分分别显示是否将水位信号变为数字脉冲信号和发射情况。
电源部分采用将交流电经变压、整流、滤波、稳压产生的直流电通过自动循环程控开关，有规律的、间断的向发射机供电。
图10接收机工作原理图。
由天线接收下的潮位信号，首先进入高频放大器进行高频放大，放大，放大后的信号与一本振信号同时输入一混频器、混频后产生10.7MHZ的第一中频信号送入一中频放大，经放大的第一中频信号与二本振输出的信号同时送入二混频器产生出1.5MHZ的第二中频信号、经二中放放大后送入鉴频器。鉴频器将调制信号进行解调、分解出反映潮位的数字脉冲信号、经过脉冲放大器放大后，一部分送入电表指示电路以反映数字信号的有无，另一部分送入消噪器消除干扰信号，特殊码鉴码器只允许通过经消噪后的发射机发射的脉冲信号，译码器将串行码变为并行码输出、并在荧光数字显示器上显示出潮位高度。
电源部分采用将交流电经变压、整流、滤波、稳压产生的直流电。通过自动循环程控开关、同步于发射机向接收机间断供电。
权利要求
1.一种验潮仪，其特征是由传感器、发射机、接收机组成；传感器是由上、下两金属探报、电阻器、内封固用环氧树脂、有机玻璃外壳构成；发射机是由编码器、调制器、功放器、电源等构成，编码器将测得的水位数值转变为特定形式的编码。经过调制器调制后整形。通过高频功放。由天线把载有水位编码的调频信号发射到空中；接收机是由调谐器、中放器、消噪器、特定码甄别器、解调器、译码器、显示器、电源等构成。当天线接收的潮位信号经过高频放大后进行混频放大。然后在直接送入相位鉴频器，鉴频器将调制信号进行解调。把水位编码分离出送至消噪器消噪后，在译码器中还原成水位数值送入显示器显示。
2.根据权利要求
1所述的验潮仪，其特征在于所说发射机的调制器采用可使任何单流归零脉冲波作为调制波间接调频的开关式密勒积分器；编码器由二节T＝0.25mS的单稳态和与门构成。
3.根据权利要求
1所述的验潮仪，其特征在于所说接收机的消噪器采用三节施密持电路与二节积分电路构成；解调器采用电容耦合相位鉴频。
4.根据权利要求
1所述的验潮仪，其特征在于所说的发射机和接收机各有一套能自动控制工作与停止，且使接收机同步于发射机的自动开关。
专利摘要
一种测量水位用无线潮位遥报仪，其主要组成部分是重锤式水位传感器、发射机、接收机。发射机由编制器、调制器、功放器、电源组成。接收机由调谐器、中放器、解调器、消噪器、特定码甄别器、译码器、显示器、电源组成。本无线潮位遥报仪，采用数字显示，传输可靠，测量精度高。解决了浮子式验潮仪精度差，不能遥报的不足。适于遥测，遥报江、河、湖泊及验潮井等的水位。对大型船、舰进出港口、潮汐资料收集、江河汛期水位遥报和指导远离岸边的施工工作尤为实用。
文档编号G01F23/24GK87209196SQ87209196
公开日1988年9月28日 申请日期1987年6月17日
发明者李南生, 陈述洋 申请人:交通部第一航务工程局第二工程公司科研所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan