[实用新型]新型冻结凿井数据采集仪

说明书

本仪器是一种新型的温度数据采集仪，主要用于冻结凿井技术中的温度场监测，也适用于工程或过程控制中的多点温度测量。

冻结凿井是采矿业中一种新的矿井开凿技术，在土层厚、土质松软的地区开凿矿井时采用特殊的人工冻结法，对欲凿井四周用大功率致冷机致冷，待地层局部冻结后再施工，因此温度场的监测对施工质量的影响至关重要。

目前国内冻结凿井中所用的温度观测手段仍很落后。例如煤炭部特殊凿井公司在淮北、淮南煤炭基地建设中仍用人工测温，即以同步换向开关作多路测点的切换装置，用数字电压表测出温度探头的电压值，再用人工来换算成温度值，显然这种方法操作繁杂，精度差，远不能满足冻结凿井施工中对温度场监测之要求。

本仪器针对已有技术的上述缺陷，采用先进的弱信号检测与微电脑技术为冻结凿井工程中的温度测量提供了一种能自动切换测量点，快速直读被测点温度，且测温精度高，可方便地将测量结果存储、打印、记录的数据采集系统，以满足冻结井壁温度自动测量之需要。

图1是本实用新型的系统结构图。它由热电偶、湿簧开关板、前置放大器、A／D变换器、单板机、微型打印机、数字磁带机等组成，采用S－100总线模板结构。

图2是传感系统的电原理图。热电偶并联15个为一组接于同一块湿簧开关板上。运放Ic1、Ic2、Ic3组成一个测量放大器，Ic4、Ic5、Ic6组成下一级测量放大器。

图3是数据采集仪的主程序框图，用汇编语言编写程序。

数据采集系统的各单元均受CPU单元（单板机）的操纵，在程序控制下各自完成一定的功能。测量时只须从首地址起动程序，仪器便自动进行测量。被测温度由热电偶转变为电信号，每度为40微伏，在程序控制下湿簧开关板逐块逐路依次选通把电信号送达低温度漂移低噪声的前置放大器，使信号增强，放大了的信号由模数变换器变为12位偏移码的数字量，然后送至CPU板。单板机处理过程中先后完成求平均值、定点数加、减运算，数制变换，浮点乘、除运算，浮点数变为定点数，此定点数即是测得的温度值。所测温度可立即逐通道显示并打印出来，又可以存入盒式磁带内。为了保证测量准确度并适应环境状况的改变，给仪器设置了四组可调参量，即整体零校正和倍率校正、逐通道零校正及倍率校正。正常情况下四组值由程序自动写入，当需要修改时可随时写入改正值。

本仪器的主要技术性能是：

（1）通道数75（可扩充至256），

（2）量程0－±5V（相应温度0－±40℃，改变刻度系统即可改变温度范围），

（3）分辨率＜5μV（相应温度0.1℃），

（4）测温准确度±0.3℃（可提高），

（5）测量时间（采样、平均及处理）1分钟，

（6）功耗50瓦。

该数据采集仪具有进一步开发的潜力，除多点温度测量外改变相应的传感器和数值标准电路也可用于其他物理量如湿度、压力、位移等的测量及过程控制场所。