[发明专利]一种基于谐振式压电陶瓷的冰层厚度检测系统及其检测方法

说明书

一种基于谐振式压电陶瓷的冰层厚度检测系统及其检测方法，属于压电传感器技术领域。本发明提供了一种能够自动检测、远距离传输、精度高、低功耗、实时性高、稳定性好的冰层厚度检测系统及其检测方法。本发明中，信号发生器模块循环发射扫频频率信号给谐振式压电陶瓷传感器模块并将最大电压信号传输给放大电路模块；整流滤波将交流电压信号转换成直流电压信号传输给单片机模块；单片机模块得到初始直流电压信号；将谐振式压电陶瓷传感器模块固定在冰面上得到当前直流电压信号；单片机模块将初始直流电压信号与固定在冰面后的当前直流电压信号做对比，得到冰层厚度。本发明主要用于检测冰层厚度。

技术领域

本发明属于压电传感器技术领域，具体涉及一种冰层厚度检测系统及其检测方法。

背景技术

冰层厚度检测是一种可以在冰冻条件下对河流渠道、湖泊、水库、长距离输水工程、极地考察、地质与环境监测及各种水电工程冰层生消过程进行冰层厚度定点自动连续检测的技术。

目前国内外在冬季冰冻条件下对冰层生消过程中冰层厚度进行定点自动连续检测的传感器装置很少。检测技术主要有二类，一类是直接测量法，它依靠人工凿冰或打钻后通过刻度尺人工直接测量冰厚和水位，我国北方水文站主要采用这种方法。它的优点是数据可靠，但缺点是不能自动检测、劳动强度高、危险性大，不能保证在同一地点进行定时自动化检测；另一类方法是物理方法，如电磁学、声学、光学等，它们的优点是操作简单、迅速，但缺点是误差大。

因此，就需要一种能够自动检测、远距离传输、精度高、低功耗、实时性高、稳定性好的冰层厚度检测系统及其检测方法。

发明内容

本发明针对现有的冰层厚度检测系统不能自动检测、传输距离近、精度低、功耗高、实时性差、稳定性差的缺陷，提供了一种能够自动检测、远距离传输、精度高、低功耗、实时性高、稳定性好的冰层厚度检测系统及其检测方法。

本发明所涉及的一种基于谐振式压电陶瓷的冰层厚度检测系统及其检测方法的技术方案如下：

本发明所涉及的一种基于谐振式压电陶瓷的冰层厚度检测系统，它包括单片机模块、信号发生器模块、谐振式压电陶瓷传感器模块、放大电路模块、互感器模块、整流滤波模块、485通信模块、GPRS通信模块和温度传感器模块；所述单片机模块的频率信号输出端与信号发生器模块的输入端连接，所述信号发生器模块的输出端与谐振式压电陶瓷传感器模块的输入端连接，所述谐振式压电陶瓷传感器模块的输出端与放大电路模块的输入端连接，所述放大电路模块的输出端与互感器模块的输入端连接，所述互感器模块的输出端与整流滤波模块连接，所述整流滤波模块的输出端与单片机模块的输入端连接，所述单片机模块的输出端与485通信模块的输入端连接，所述485通信模块的输出端与GPRS通信模块的输入端连接，所述温度传感器模块的输出端与单片机模块的输入端连接。

进一步地：所述单片机模块采用的是A/D转换模块为十位的型号为STC12C5A60S2的单片机模块，所述信号发生器模块采用的是型号为AD9834的扫频信号发生器，所述谐振式压电陶瓷传感器模块采用型号为PZT-4的传感器，所述放大电路模块采用型号为OP37的放大器，所述互感器模块采用型号为HPT225A-G的互感器，所述整流滤波模块采用型号为TB34S的整流器，所述485通信模块采用型号为RS485的通讯芯片，所述GPRS通信模块采用型号为SIM800的GPRS通信模块，所述温度传感器模块采用型号为PT100。

基于所述的一种基于谐振式压电陶瓷的冰层厚度检测系统的检测方法，它包括以下步骤：

步骤一：所述信号发生器模块循环发射扫频频率信号给谐振式压电陶瓷传感器模块；

步骤二：所述谐振式压电陶瓷传感器模块将压电陶瓷传感器的固有频率与接收到的振荡频率共振所发生的谐振信号转化成电压信号，并将最大电压信号传输给放大电路模块；

步骤三：所述放大电路模块将电压信号放大后传输给互感器模块；