专利名称：一体化超小型网络无线数传流速仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种一体化超小型网络无线数传流速仪，该流速仪是用于水利工程物理模型试验中流速测量的装置，适用单点测量，更多应用于断面多点测量。
背景技术：
水利工程物理模型试验中，水流的流速测量常采用旋浆流速仪。最早的旋浆流速仪由旋浆流速传感器和前置放大器组成。其中旋浆流速传感器中设有发射光源，通常发射的是直流光线，当该光线经测杆中的光纤发射到旋浆反光面，反射回来的光信号经光敏管转换形成脉冲信号，该小脉冲信号经过前置放大器放大、整形后，有线传输到控制室接收仪中的采集板，再接入计算机。后来人们采用单片机技术研制出流速仪的二次测量仪表(计数器)，代替前置放大器和采集板，由二次仪表读取数据和处理数据，通过计算机串行口采集流速数据。近10年人们在许多领域又用无线传输模块代替通信线将二次仪表的数字信号传送到控制室或计算机。虽然水利工程物理模型试验中的量测技术有了较大的发展，由于旋浆流速传感器到二次仪表(流速仪)仍存在许多的连线，不仅使用麻烦，可靠性也不够高，在模型试验时更换断面很不方便。更无法将数据上传局域网或因特网。同时，现有技术的旋浆流速传感器发射的直流光源，容易受环境光的影响，在较强的太阳光下无法正常工作。
发明内容
为了克服现有技术以上的不足，本发明提供了一种一体化超小型网络无线数传流速仪，将旋浆流速传感器和二次测量仪表(计数器)组合在一起，采用新型微控制器对传感器和二次仪表中的各部件结构进行优选优化改造，构成一个整体结构的新型仪器，以实现模型试验中流速测量系统的真正无线数据采集。完成上述发明任务的方案是一种一体化超小型网络无线数传流速仪，所述的旋浆流速仪的传感器中设有旋浆(也称为叶轮)、发射光源、传导光纤、接收光敏管及输出信号线缆；其特征是，所述旋浆流速仪还设有微控制器、信号调理电路和网络无线数传电路；光电旋浆流速传感器发射的是调制光源，接收的反射信号经信号调理电路的滤波解调、放大、整形后，形成标准TTL信号接所述的微控制器；无线数传电路由无线网络通信控制芯片、射频芯片及发射天线组成。所述微控制器的软件设有信号调制、信号延时、定时计数、数据处理、电源管理、数据传输控制、抗干扰等功能。本发明的进一步改进，有以下优化方案
1、所述的一体化超小型网络无线数传流速仪还设有红外无线电源开关短时间不工作时，本仪器自动进入休眠状态；当长时间不工作时，仪器关机后，工作人员用红外无线遥控器，打开电源。2、所述的一体化超小型网络无线数传流速仪设有可充电锂电池和锂电池充电电路，锂电池充电一次可工作100小时以上；所述的一体化流速仪外接AC-DC5V稳压模块，即可以为锂电池充电，还可在长期固定测点交流供电。3、所述的旋浆流速传感器所用的发射光源不是通常的直流光源，而是经过调制的交流光源。旋浆反光面反射回来的光源再经过解调，放大、整形，形成标准TTL脉冲。采用这样的光源可以防止环境光的影响，在很强的太阳光下都能正常工作，提高了传感器的可靠性和抗干扰能力。4、所述一体化超小型网络无线数传旋浆流速仪，增添了无线网络通信控制芯片和射频芯片组。支持单台一体化流速仪点对点组网，支持多台一体化流速仪星型组网，可将数据无线上传局域网或因特网，便于数据的发布，也能供用户查询，实现了数据的网络化管理。无线传输距离800米。5、所述的电子测控电路在保持原NKY04-L1型旋浆流速传感器的所有功能的情况下，仅包留信号放大电路、滤波放大电路、甄别整形电路。而调制电路和整形延时电路的工作由微控制器完成。节省了硬件资源，提高了可靠性，大大减小了体积，降低了功耗。6、作为本发明的进一步改进，本流速传感器的光纤长度只需加工IOcm长，比传统的光纤长度减小了 4…10多倍。7、作为本发明的进一步改进，本流速传感器的发射灯管和接收光敏管直接安装在不锈钢测杆内IOcm的光纤端，用线缆将信号连接到测控电路板。可测量5米以下水深的流速。8、作为本发明的进一步改进，本流速传感器的传导光纤加工成L型，使旋浆旋转了 90度，可测量水流中的垂直流速。本发明的有益效果在于，将过去由多个部件组成的流速测量设备，经优选优化发明出一体化超小型低功耗网络无线数传流速仪，在模型试验中真正实现了无线流速测量。 该无线数传流速仪采用调制交流光源工作，测量时不受环境光的影响，可在很强的太阳光下正常工作。单台流速仪支持点对点无线组网，多台流速仪支持星型无线组网，可将数据无线上传局域网或因特网，实现了数据的网络化管理。本流速传感器将发射灯管和接收光敏管安装在不锈钢测杆内，缩短光纤长度4 - 10多倍，降低了光纤的成本，还可测量5米以下水深的流速。将传感器的传导光纤加工成L型，使旋浆旋转了 90度，可测量水流中的垂直流速。该流速仪可交直流两用，工作稳定可靠。超低功耗，锂电池充电一次可工作100小时以上。包含锂电池在内，超小体积仅0 25mm*140mm或40mm*70mmM8mm。
图1为本发明实施例1的结构示意图。图2为一体化无线流速仪短光纤加工图。图3为本发明实施例2的结构示意图。图4为本发明实施例3的结构示意图。
具体实施例方式实施例1，参照图1 一体化超小型网络无线数传流速仪由发射天线1、不锈钢上盖 2、无线网络数传及微控制器电子电路3、光电发射接收测控电路及电池充电电路4、不锈钢外套5、整体支撑塑件6、圆柱形可充电锂电池7、不锈钢下盖8、弹簧9、钢珠10、不锈钢管11和旋浆框架及叶轮12构成。其中不锈钢上盖2、整体支撑塑件6、不锈钢下盖8和Φ25πιπι (壁厚1. 5mm)*140mm不锈钢外套5组成一体化网络无线数传流速仪的壳体。壳体的下部放圆柱形锂电池7，上部放无线网络数传及微控制器电子电路3和光电发射接收测控电路及电池充电电路4。发射天线1固定在不锈钢上盖2的上方。不锈钢下盖8镶嵌了弹簧9和钢珠10，一圈共有三组，平均角度120度，其作用是当外套5插入不锈钢下盖8时，有弹簧9 推出钢珠10固定住外套5，不用螺钉或罗纹固定不锈钢外套5，使用方便，美观简洁。不锈钢管11的长度根据用户的需要与旋浆框架及叶轮12构成旋浆流速测杆。本测杆的光纤长度只有10cm，比通常的光纤短4 - 10多倍。图2 —体化无线流速仪短光纤结构图。由电缆13，发射管电线14、LED发射管15、接收光敏管16、发射光纤17、接收光纤 18、不锈钢管11和光纤的不锈钢外套19构成。这样的结构可减小光纤的长度，节省成本， 减小整个仪器的体积。实施例2，参照图3 —体化超小型网络无线数传流速仪由发射天线1、无线网络数传及微控制器电子电路3、光电发射接收测控电路及电池充电电路4、方形可充电锂电池7、 塑料外壳20、加长杆21、加长连接杆22、电缆13、连接板23、不锈钢管11、旋浆框架及叶轮 12构成。这一结构由于主机与传感器用电缆连接，所以可以测量很高水头下的流速。实施例3，参照图4 一体化超小型网络无线数传流速仪由发射天线1、无线网络数传及微控制器电子电路3、光电发射接收测控电路及电池充电电路4、方形可充电锂电池7、 塑料外壳20、不锈钢管11和旋浆框架及叶轮12构成构成。由于采用了 L传导光纤，这样的结构可以测量垂直水流的流速。
权利要求
1.一种一体化超小型网络无线数传流速仪，所述的流速仪传感器中设有旋浆、发射光源、接收光敏管、传导光纤及输出信号线缆；其特征在于，所述旋浆流速仪中还设有微控制器、信号调理电路、无线数传电路和锂电池充电电路；所述微控制器的软件设有信号调制、信号延时、定时计数、数据处理、电源管理、数据传输控制、抗干扰等功能；所述的信号调理电路中设有有滤波解调电路、放大电路、整形电路；所述的无线数传电路由无线网络通信控制芯片、射频芯片及发射天线组成。
2.根据权利要求1所述的一体化超小型无线数传流速仪，其特征在于，所述的旋浆流速传感器所采用的发射光源是调制光源。
3.根据权利要求1所述的一体化超小型网络无线数传流速仪，其特征在于，所述的无线数传电路由通信控制芯片和射频芯片组成，支持单台一体化超小型网络流速仪点对点组网，支持多台一体化超小型网络无线数传流速仪星型组网。
4.根据权利要求1所述的一体化超小型网络无线数传流速仪，其特征在于，该流速仪设有红外无线电源开关。
5.根据权利要求1所述的一体化超小型网络无线数传流速仪，其特征在于，所述的旋浆流速传感器中还设有可充电锂电池、锂电池充电电路和AC-DC5V直流稳压模块。
6.根据权利要求1所述的一体化超小型网络无线数传流速仪，其特征在于，所述的传导光纤的长度采用IOcm长。
7.根据权利要求1所述的一体化超小型网络无线数传流速仪，其特征在于，所述的发射灯管和接收光敏管直接安装在不锈钢测杆内IOcm的光纤端，用线缆将信号连接到测控电路板。
8.根据权利要求1-7之一所述的一体化超小型网络无线数传流速仪，其特征在于，所述流速传感器下端的传导光纤加工成L型，可将旋浆叶轮旋转90度。
全文摘要
一体化超小型网络无线数传流速仪，所述的流速仪传感器中设有旋浆、发射光源、接收光敏管和传导光纤，特征是还设有微控制器、信号调理电路和无线数传电路；光电旋浆流速传感器发射调制光源，接收的反射信号经滤波解调、放大、整形后，形成标准TTL信号接微控制器；无线数传电路由无线网络通信控制芯片、射频芯片及发射天线组成；微控制器的软件设有信号调制、信号延时、定时计数、数据处理、电源管理、数据传输控制、抗干扰等功能。本发明将多个部件组成的流速测量设备优化成一体化超小型网络无线数传流速仪，实现了无线流速测量。单台流速仪支持点对点无线组网，多台流速仪支持星型无线组网，可上传局域网或因特网，实现网络化管理。
文档编号G08C17/02GK102565454SQ201210003768
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者冯中华, 吴永进, 周良平, 杨建国, 王驰, 胡亚安, 许伟, 赵建钧, 骆少泽 申请人:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院