[发明专利]一种基于压磁材料的冰层厚度测量装置

说明书

本发明涉及一种冰层厚度测量装置，具体地说是涉及一种基于压磁材料的冰层厚度测量装置，属于自动检测技术领域，解决了现有技术中接触式冰层厚度测量装置或传感器存在结构复杂或测量误差大等技术问题。该装置包括传感单元、片选电路、微控制器、数据采集电路、电源电路和外壳。传感单元为多个且相互独立，每个传感单元均包括一个压磁材料和一个线圈，可以将冰层上的空气、冰层或冰下水对压磁材料产生的应力变化转变为电感量的变化。微控制器控制片选电路和数据采集电路依次对每一路的传感单元的电感量进行测量，通过比较每一路的电感量的大小，确定冰层的上下界面的位置，从而计算冰层的厚度。该装置具有结构简单、稳定可靠、安装维护方便等优点。

技术领域

本发明涉及一种冰层厚度测量装置，具体地说是涉及一种基于压磁材料的冰层厚度测量装置，属于自动检测技术领域。

背景技术

在气象预报、凌汛防治和设施结构健康监测等领域，冰层厚度的变化情况是一个需要测量的重要环境参数。为了测量冰层的厚度，人们不得不凿冰钻孔，利用尺子测量冰层的厚度。这种人工测量的方法虽然测量准确，但费时费力，危险性高，不能连续、实时地监测冰层厚度的变化。

后来，一些接触式冰层厚度测量技术和装置相继出现。中国专利（201210139060.2）公开了一种双系统冰层厚度测量装置，利用两组可以上下移动的探头，夹住冰层，通过两个探头移动的距离计算冰层的厚度。该方法虽然测量精度高，但结构复杂、量程小、难以安装和维护。中国专利（200410012164.2）和中国专利（200510012794.4）分别公开了电导式和电容式冰层厚度传感器，通过由于空气、冰和水导致的电阻和电容的差异性，确定冰层的上下界面的位置，从而计算冰层的厚度。但是，由于空气和冰的电导率和介电常数等电学特性很相近，这两种方法都不能精确地确定冰层的上界面的位置，从而无法准确地测量冰层的厚度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中接触式冰层厚度测量装置或传感器存在的缺陷和不足，提供了一种基于压磁材料的冰层厚度测量装置，通过比较冰上的空气、冰层和冰下水对压磁材料上产生的应力差异而导致的电感量的变化，可以清晰地区分冰层的上下界面的位置，从而准确地计算冰层的厚度。

本发明是采用以下技术方案实现的：

一种基于压磁材料的冰层厚度测量装置，包括传感单元、片选电路、微控制器、数据采集电路、电源电路和外壳；

所述传感单元为多个且相互独立，每个传感单元均包括一个压磁材料和一个线圈；片选电路包括多个片选开关，多个片选开关之间通过数据总线相连接；片选开关的数量与所有传感单元的引脚总数相一致；每个传感单元有两个线圈引脚；每个线圈引脚分别与一个片选开关的输入端相连接；所有连接着传感单元的第一个线圈引脚的片选开关的输出端都连接在一起，形成一个公共端；所有连接着传感单元的第二个线圈引脚的片选开关的输出端都连接在一起，形成另一个公共端；两个公共端分别与数据采集电路的两个输入端连接在一起；片选电路与微控制器之间通过数据总线连接在一起；数据采集电路与微控制器之间也通过数据总线连接在一起；电源电路分别给片选电路、微控制器和数据采集电路供电；

所述片选电路、微控制器、数据采集电路、电源电路均位于外壳内部且均做防水处理；所述多个传感单元附着在外壳上并沿竖直方向顺次排列且压磁材料不被外壳包裹。传感单元所在的表面需做抗氧化处理。