[实用新型]高精度地下水位监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水位监测装置，尤其是高精度地下水位监测装置。

背景技术

在滑坡等地质灾害中，对地下水水位变化进行精准监测是地质环境稳定性分析重要参考数据。地下水位监测通常采用打井方式，传感器一般分为浮子式和静压力式。浮子式应用广泛，但精度不高灵敏度差，静压力式精度高但信号的整理过程多为输出电压信号到后端ADC或者传输电流信号经过精密电阻来实现I/V转换，再通过ADC转换为数字信号。前者受距离限制传输距离短，后者虽传输距离较长，易于实现，但是数据波动明显，误差偏大，测量效果很不理想。

发明内容

鉴于以上原因，本实用新型提供了一种高精度地下水位监测装置，采用静压力式水位传感器获取地下水位信息，通过精密I/V转换、高精度A/D转换及高稳定性基准电压，并配合曲线拟合方法，实现了地下水位信息的高精度采集。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高精度地下水位监测装置，包括水位传感模块、I/V转换模块、分压匹配模块、主控制模块、精准电压参考模块、无线通讯模块、电源模块，其特征在于，水位传感模块、I/V转换模块、分压匹配模块、主控制模块、精准电压参考模块依次连接，主控制模块还分别与无线通讯模块、电源模块连接，电源模块还分别与水位传感模块、I/V转换模块、分压匹配模块、精准电压参考模块、无线通讯模块连接。水位传感模块实时采集地下水位监测井水位数据，经I/V转换模块、分压匹配模块转换匹配后，发送至主控制模块，主控制模块经内部A/D转换，并通过精准电压参考模块的精准电压校准后，通过无线通讯模块将水位数据发送至检测中心，集中处理。

本实用新型的有益效果是，反应灵敏，信号传输稳定，适合于长距离探测，能够及时有效起到监测作用的地下水位，具有较高的实用性。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

具体实施方式

在图1中，一种高精度地下水位监测装置，包括水位传感模块1、I/V转换模块2、分压匹配模块3、主控制模块4、精准电压参考模块5、无线通讯模块6、电源模块7，其特征在于，水位传感模块1、I/V转换模块2、分压匹配模块3、主控制模块4、精准电压参考模块5依次连接，主控制模块4还分别与无线通讯模块6、电源模块7连接，电源模块7还分别与水位传感模块1、I/V转换模块2、分压匹配模块3、精准电压参考模块5、无线通讯模块6连接。水位传感模1块实时采集地下水位监测井水位数据，经I/V转换模块2、分压匹配模块3转换匹配后，发送至主控制模块4，主控制模块4经内部A/D转换，并通过精准电压参考模块5的精准电压校准后，通过无线通讯模块6将水位数据发送至检测中心，集中处理。

水位传感模块1采用不受温漂影响，对动态水位变化响应快，线性度好的电容式陶瓷静压力传感器，同时采用具有平衡大气压作用的通气电缆进行数据传输，以抵消传感器背面的大气压。I/V转换模块2采用精密I/V变换芯片RVCA20，将4-20mA输入信号转换成为0-5V输出信号。其包含1个高级运算放大器，1个用来检测电流的片内精密电阻网络，允许的共模输入范围达±40V，在不需要外部调整的情况下可获得共模抑制比CMR达86dB，全量程输入阻抗压降仅1.5V。此外其总转换精度为0.1％，还有一个精密10V电压基准参考源。分压匹配模块3采用RCV420集中芯片，输出信号为0-5V，为了满足后端的A/D转换，因此在经过I/V转换之后运用2个10k电阻分压，转换成0-2.5V电压，为了提高匹配能力，设计中采用了性能高、双电源供电的0P07组成电压跟随电路，实现了阻抗匹配。同时采用双电源±12V给芯片供电，并且在电源接入端进行了滤波和去耦设计。主控制模块4选用高速SOC单片机C8051F350为主控芯片，使用单片机内部具有片校准功能的全差分24位ADC进行数据采样，2个独立的抽取式滤波器可以被编程到1kHz的采样率。精准电压参考模块5采用高精度电压参考集成电路CAT8900系列的CAT8900A250TBIT3作为ADC参考电压产生芯片。该芯片提供2.500V输出电压，初始精度高大0.02％，在大多数应用中，它们不需输出旁路电容，极其简单的外围电路节约了大量的PCB空间。无线通讯模块6采用的是GTM900无线模块，它提供了一个全双工串口UARTO，通过它与主控模块4进行通信。根据软件设计的需求，目前只需要TXD和RXD两根信号线即可，但考虑到将来可以通过硬件中断检测振铃信号RI及数据载波信号DCD，所以也将GTM900的这两个引脚与主控模块4连接。电源模块7采用12V铅酸蓄电池供电。由ANSJ的HDW3-12D12系列的DC-DC模块将铅酸蓄电池12V电压转换±12V，并为电路中的I／V转换模块和匹配阻抗模块供电。