[发明专利]一体化超小型网络无线数传流速仪

说明书

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10cm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10cm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。