专利名称：高精度电阻比遥测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种由微处理机控制的电阻比检测仪表，用于对埋设在水工建筑物内五芯电缆连接的差动电阻式传感器的电阻比与电阻值进行遥测。
目前，混凝土坝普遍埋设差动电阻式传感器(又称卡尔逊传感器)，用以观测大坝性态，估计大坝安全程度。这种传感器适宜在水工建筑恶劣条件下长期使用。它通常采用四芯电缆连接，近年来，我国新建坝逐步采用五芯电缆连接(五芯电缆连接的传感器如
图1所示)。测量出这种传感器的电阻比(Z＝R1／R2)和电阻值(RT＝R1＋R2)，就可换算出应变、应力、温度、渗透压力等各种物理量。长期以来，有关方面沿用水工比例电桥对这种传感器进行测量。这种测量方式，将差动电阻式传感器的两个分电阻R1和R2当作电桥的两只桥臂电阻，它有一个不可克服的缺点，即不能消除测量回路中的导线电阻、接触电阻等附加电阻及其变化对测值的影响，附加电阻越大，或各芯线的附加电阻之间偏差越大，对测值的影响越大，使测值误差较大。同时，水工比例电桥操作繁琐，劳动强度大，测量过程中易产生人为的读数误差。
本实用新型的目的是，设计一种测量五芯电缆连接的差动电阻式传感器的高精度遥测仪，它能避免测量回路中附加电阻引起的测值误差，并实现自动化测量。
本实用新型的要点是，采用直流恒稳电源(恒流源或恒压源)与高输入阻抗放大器构成输入环节，设计一种测量电路，在微处理机控制下，直接测算传感器分电阻R1和R2的值，从而得到电阻比(Z＝R1／R2)和电阻值(RT＝R1＋R2)。
本实用新型具体设计方案如下1、采用一个直流恒稳电源(恒流源或恒压源)作为传感器电源；2、传感器分电阻R1和R2通过芯线1、5串联在传感器电源电路上；3、在传感器未接入电源的连接芯线上安装采样开关；4、采样开关与输入阻抗≥106Ω的放大器相联。
下面参照附图并结合一个实施例对本实用新型进行详细描述。
图1为五芯电缆连接的传感器示意图。
图2为本实用新型框图。
图3为实施例电路示意图。
如图2所示，本实用新型由测量电路和微处理机控制处理电路组成，测量电路包括连接传感器的电缆、传感器电源、放大器、隔离器、A／D转换器和由微处理机控制的采样开关，可对埋在坝内的五芯电缆连接的差动电阻式传感器进行自动化遥测。
实施例如图3所示，传感器分电阻R1、R2通过芯线1、5串联在直流恒压源电路VT中，RX为串联在电路中的限流电阻，r为坝内芯线电缆电阻，r1～r5为长电缆电阻，在未接入恒压源的芯线2、3、4上安装由微处理机控制的采样开关K2、K3、K4，采样开关与输入阻抗≥106Ω的放大器相联。
对该传感器测试过程如下微机发出选通信号，将该传感器接入测量电路。微处理机依次使K2与K3、K3与K4导通。R1与R2的阻值一般在20Ω～60Ω之间，r、r1～r5的阻值随电缆长度而而变化，一般小于60Ω，由于放大器输入阻抗≥106Ω，与R1、R2、r、r1～r5相比，可以认为是无穷大，因此无论哪一对采样开关导通，都不会影响流经传感器的电流I，即流经传感器的电流I是一个定值。当K2与K3导通时，可以测出R1两端的电压V1，当K3与K4导通时，可以测出R2两端的电压V2，微处理机根据传感器电流I分别计算出R1、R2的阻值，进而计算出所需的电阻比Z＝R1／R2和电阻值RT＝R1＋R2。本实用新型对五芯电缆传感器的测量，测值不仅与长电缆电阻r1～r5无关，而且与坝内芯线电缆电阻r也无关，基本上避免了测量回路中附加电阻引起的测值误差。由于传感器电流I对测值的精度关系重大，为了精确地求出I，本实用新型在传感器电源电路中串联一个温度系数很低的精密电阻RS，作为校正环节，在RS两端引出芯线上，分别安装采样开关KS1、KS2，KS1、KS2与放大器联接。RS的值可以事先精确地测出，微处理机使KS1与KS2同时导通，测出RS两端的电压VS，根据I＝VS／RS，就可以精确地求出I的值。事实上，测量的V1、V2、VS中都含有一定的漂移量，为了去掉漂移量的影响，本实用新型在测量电路上设置一个采样开关K0，它并接在放大器的输入端，在微处理机的控制下，测出测量电路漂移量值，用来进行自校零。
实施例中，微处理机采用单片机8031，采样开关为继电器JRX－13F－1，RS为自制的，阻值100Ω，恒压电源为自制的。
本实用新型测量精度高，稳定性好，基本量程内的测量误差满足ΔZ≤±0.01％，ΔRT≤±0.01Ω，测量距离在0～2000米范围内变化时，测值不受影响，体积小、自动化程度高，操作、维修方便，适应各种安装环境，能实现巡回检测，可对水电站新、老混凝土大坝、各种桥梁建筑和各种混凝土结构建筑物中埋设的五芯电缆连接的差动电阻式传感器进行检测，也可用于实验室测量。
权利要求1.一种测量五芯电缆连接的差动电阻式传感器的高精度遥测仪，由测量电路和微处理机控制处理电路组成，测量电路包括连接传感器的电缆、传感器电源、放大器、隔离器、A/D转换器和由微处理机控制的采样开关，其特征是(1)采用一个直流恒稳电源(恒流源或恒压源)作为传感器电源，(2)传感器分电阻R1和R2通过连接芯线1、5串联在传感器电源电路上，(3)在传感器未接入电源的连接芯线上安装采样开关，(4)采样开关与输入阻抗≥106Ω的放大器联接。
2.根据权利要求1所述的测量五芯电缆连接的差动电阻式传感器的高精度遥测仪，其特征是在传感器电源电路中串联一个精密电阻，在该电阻两端引出芯线上分别安装采样开关，采样开关与放大器联接。
3.根据权利要求1所述的测量五芯电缆连接的差动电阻式传感器的高精度遥测仪，其特征是在测量电路上设置一个自校零采样开关，采样开关联接在放大器的输入端。
专利摘要高精度电阻比遥测仪是一种由微处理机控制的检测仪表，用于对埋设在水工建筑物内的五芯电缆连接的差动电阻式传感器进行遥测。其电路设计要点是，采用恒稳电源与高输入阻抗放大器构成输入环节，由微处理机控制，直接测算传感器分电阻R
文档编号G01D21/00GK2058743SQ8821930
公开日1990年6月27日 申请日期1988年9月22日 优先权日1988年9月22日
发明者钱普清, 唐一曼, 潘普南 申请人:水利电力部南京自动化研究所