三參數記錄儀的製作方法
2023-10-22 20:50:47 2
專利名稱：三參數記錄儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及了一種帶微計算機的灌漿三參數自動記錄儀，特別是涉及了此記錄儀中漿液水灰比參數；灌漿流量參數在大循環方式下在線檢測方法和相應技術。可廣泛應用於水泥漿、泥漿灌漿工程中作動態監測和在線檢測。
現有的自動記錄儀只能在線檢測灌漿流量、壓力二個參數，水灰經參數要靠人工鍵盤輸入，不能真實反映灌漿過程中水灰比適時動態變化，不利於指導現場適時配漿影響灌漿質量，加這各種人為因素造成相關資料的失真和虛假。流量檢測由於技術上的原因採用一個流量計，只能用於純壓式灌漿，對於我國常用的循環式灌漿(大循環)，則需要改造管道連接成漿液不進漿池循環的小循環方式才能工作。結果造成漿液閉合在管道內循環，導致漿液溫升高，性能變差，井內事故增多。
本實用新型旨在提供一種能夠進行三參數大循環檢測；開發一套性能優越的微計算機測量系統；具有高的功能/價格比的灌漿自動記錄儀。
本實用新型為達到上述目的採用了如下技術措施①移植核子密度計原理解決了水灰比在線檢測問題。用灌漿儀主機取代密度計主機，只用其射源和探測器既可將流過灌漿管線的漿液密度不接觸地實時檢測出來，並通過主機的一套軟體把密度轉換為水灰比，解決了水灰比在線檢測，而成本只有成品密度機的1/4。
②在進漿與返漿管道上各安裝一個電磁流量計分別測量進漿與返漿流量，並取其差值作為井孔的實際注入量；在主機二個輸入通道上增設線性光電隔離，抑制了二流量計的輸出信號在同一個CPU輸入通道上存在嚴重的相互幹擾，實現了大循環方式灌漿在線檢測。
以下結合附圖作進一步說明
圖1主機線路原理框圖；圖2操作顯示面板示意圖；圖3水灰比傳感器組成及現場安裝示意圖；圖4水灰比在線檢測硬體接口電路圖；圖5「大循環」灌漿進漿與返漿流量計安裝示意圖；圖6「大循環」灌漿流量檢測接口線路圖。
圖1為主機線路原理框圖，圖2為操作顯示面板示意圖，機箱內設置主機線路，機殼正表面安裝操作顯示面板；以16位單片機80C196KC為核心，擴展24K存儲器(EPROM16K ROM8K)；5832實時時鐘；8155、8255 I/O接口等組成微計算機測量系統的主機。主機線路設計利用了80C196KC單片機內具有8路10位DAC，計數器運算量大，速度快的優勢儘可能的以軟代硬，極大簡化了硬體。
操作顯示面板的兩個4位大字幕液晶顯示屏1，用於顯示灌漿壓力、流量以及查詢時的漿液比重、水灰比、累積灌漿和相應的幹灰用量。主鍵盤5用來設置、輸入灌漿參數、灌漿孔相關參數和年、月、日、時間；同時用來查詢灌漿過程中瞬時的漿液比重、水灰比、累積灌漿和相應的幹灰用量。功能小鍵盤4可進行各種灌漿法、壓水試驗功能選擇，儀器在何種功能下工作，功能指示燈3給出相應指示。面板上還設置有灌漿、壓水試驗過程中參數超欠限聲光報警裝置2，面板左下方的航空插座6、7、8、9分別和水灰比傳感器中的探測器、進漿與返漿流量計、壓力變送器的輸出信號線相接。印表機窗口10用於觀察列印紙上輸出的文字和曲線，用於不開主機箱換列印紙、筆和維修印表機。
本實用新型是由各傳感器和主機配合操作來實現的。
圖3示意了水灰比傳感器組成及現場安裝，導流管23、探測器21、信號接頭22、射源20組成水灰比傳感器，導流管23上下的高壓接頭24用以和灌漿高壓管道連接，確保漿液從下向上流動。當漿液流過導流管23時，探測器21把射線光子轉換成一定幅度的電脈衝信號輸送到硬體接口電路。現場安裝時導流管23直徑應大於100毫米，且必須垂直安裝。
圖4是水灰比在線檢測硬體接口線路，其輸入端TCQ+、TCQ-得到探測器傳送到的光電脈衝信號，經U1分頻，光電隔離器隔離，單穩態整形輸給單片機計數埠進行計數，線路中設置L1和C1是使探測器供電和輸出信號共用二根導線，且探測器的電源由Vcc提供；R1和L1並聯以減少Vcc在L1上的壓降；U1接成16分頻器起分頻作用；TIL為光電隔離器起隔離作用；U2A、U2B兩與非門和C4、R10組成單穩態電路，將輸入脈衝整形為規則的方波供單片機計數；C1、R3、D1和C3、R8、D2為兩個相同的微分正限幅線路以滿足分頻器和單穩態對觸發脈衝的要求；R2、R4、R5、R9為限流電阻；R7、R8為偏置電阻；C2為濾波電容；輸入單片機的計數脈衝信號經一套數據處理軟體處理後得到漿液水灰比值。
圖5示意了「大循環」灌漿進漿與返漿流量計安裝。圖中灌漿泵36、漿池37，粗黑線表示灌漿管道，箭頭表示漿液流向，進漿流量計31和水灰比傳感器23安裝在井孔33的進漿管道上，壓力傳感器34在前，調壓閥35在後和返漿流量計30安裝在返漿管道上。圖中細黑線表示各傳感器到主機38的信號傳輸線。
圖6為「大循環」灌漿流量檢測接口線路，Q1、Q2分別為進漿與返漿流量計信號的輸入端。其中GDXXGLQ是電流—電流信號線性電量隔離器，抑制二流量計的輸出信號在同一個CPU輸入通道上存在嚴重的相互幹擾；RW1和RW2為進、返漿流量量程調節電位器，CW1和CW2兩穩壓管用於輸入端過流保護，Q1和Q2端分別接進漿與返漿流量計0～10mA的流量信號，QGND為流量計信號地，CPUCH分接80C196KC的A/D的CH6、CH4接口，CPUANGND為A/D轉換器的參考地；經主機一套數據處理軟體實現「大循環」方式灌漿在線檢測。
本實用新型在技術上採用了當今國內外最先進的傳感器技術，實現了三參數、大循環在線檢測，以十六位單片機為核心研製出功能齊全、性能優越的記錄儀主機。和國內現有的二參數小循環灌漿自動記錄儀相比，最突出的是水灰比在線檢測和大循環檢測方式的開發和成功應用，本實用新型最積極的效果是把我國灌漿記錄儀的技術水平提高到一個新的起點上。
權利要求1.一種三參數記錄儀，應用於水泥漿、泥漿灌漿工程中作動態監測和在線檢測，其機箱內設置主機線路，機殼正表面安裝操作顯示面板；由各傳感器和主機38配合操作來實現水灰比在線檢測和「大循環」方式灌漿在線檢測，其特徵在於①由導流管23、探測器21、射源20組成水灰比傳感器，將射線光子轉換成一定幅度的電脈衝信號輸送到硬體接口TCQ+、TCQ-，經U1分頻，光電隔離器隔離，單穩態整形輸給單片機計數埠進行計數，通過主機數據處理軟體處理後得到漿液水灰比值；線路中設置L1和C1是使則器供電和輸出信號共用二根導線，且探測器的電源由Vcc提供；R1和L1並聯以減少Vcc在L1上的壓降；U1接成16分頻器起分頻作用；TIL為光電隔離器起隔離作用；U2A、U2B兩與非門和C4、R10組成單穩態電路，將輸入脈衝整形為規則的方波供單片機計數；C1、R3、D1和C3、R8、D2為兩個相同的微分正限幅線路以滿足分頻器和單穩態對觸發脈衝的要求；R2、R4、R5、R9為限流電阻；R7、R8為偏置電阻；C2為濾波電容；②進漿與返漿流量計31、30信號通過輸入端Q1、Q2經過GDXXGLQ電流—電流信號線性電量隔離器，抑制其在同一個CPU輸入通道上存在嚴重的相互幹擾；RW1和RW2為進、返漿流量量程調節電位器，CW1和CW2兩穩壓管用於輸入端過流保護，Q1和Q2端分別接進漿與返漿流量計0～10mA的流量信號，QGND為流量計信號地，CPUCH分接80C196KC的A/D的CH6、CH4接口，CPUANGND為A/D轉換器的參考地；經主機38一套數據處理軟體實現「大循環」方式灌漿在線檢測。
專利摘要本三參數記錄儀應用於水泥漿、泥漿灌漿工程中作動態監測和在線檢測,其機箱內設置主機線路,機殼正表面安裝操作顯示面板;其特徵在於:由傳感器將射線光子轉換成電脈衝信號輸送硬體接口電路,通過主機軟體處理後得到漿液水灰比值;進漿與返漿流量計信號經隔離器,抑制其在同一個CPU輸入通道上存在嚴重相互幹擾;經主機軟體處理後實現「大循環」方式灌漿在線檢測。
文檔編號G01N23/00GK2378733SQ9923360
公開日2000年5月17日 申請日期1999年6月28日 優先權日1999年6月28日
發明者徐力生, 彭春雷, 陳金醮 申請人:中南工業大學, 湖南省水利水電勘測設計研究總院