[其他]钢弦式电脑检测仪

说明书

本实用新型是一种矿用本质安全型数字化检测仪表。目前检测仪表，有电阻应变式数字化仪表，钢弦式频率仪等。前者虽可直接显示压力，但传感器的零点漂移较大，长期检测的可靠性远不如钢弦式传感器，且因不允许用长电缆连接，故满足不了矿山建筑等行业长期及远距离监测的需要。而后者虽可长距离监测，但只能显示传感器的输出频率，不能计算和显示压力，应变等物理量，属于非智能仪表。

本实用新型的目的在于提供一种本质安全型检测仪器，性能优良、使用方便又能直接显示压力、应变等的数值。

附图说明：图1为原理框图。［1］是双线圈自激型钢弦激发器（详见图2），［2］是单片微型计算机，［3］是由镍镉蓄电池供电的本质安全型电源（详见图3）。［4］是与本实用新型配套使用的双线圈自激型钢弦式传感器中的钢弦和磁头，A为激发磁头，B为感应磁头，C为钢弦。图3中本质安全型电源的［＋5V］端与图2中［＋5V］端相连，接地端相连。单片微型计算机［2］通过［C8］与双线圈自激型钢弦激发器的频率信号输出端相连（如图2所示）。检测时将图2中［11］［12］［13］［14］端分别与图1中传感器［4］的［15］［16］［17］［18］端相连接。

本实用新型由双线圈自激型钢弦激发器［1］，单片微型计算机［2］和本质安全型电源［3］三部分组成。具体电路可参阅图2－图3，元件构件均为常规符号表示。

本实用新型的优点不仅在于能够准确地检测双线圈自激型钢弦式传感器的钢弦振动频率，计算、显示相应的压力或位移等物理量的值，而且所设计的双线圈自激型钢弦激发器性能优良，激发快，激发距离远——用四芯双绞电缆线长度在300米以上。钢弦不振时无干扰频率输出。且各个不同的激发器性能一致；本质安全型电源具有多种保护功能，安全可靠保证本仪器为本质安全型，可用于有瓦斯及煤尘爆炸危险的矿井。并且体积小、重量轻（1公斤）、携带方便、性能稳定可靠。

整机的工作过程如下：按［T1］启动电源［3］后，本机各部分得电进入工作状态。先将压力盒的编号及常数通过单片微型计算机的键盘打入单片微型计算机的内存中。关机后该常数仍贮存在计算机内存中。用带插头插座的四芯电缆将压力盒与本机相连。压力盒中钢弦［C］的微小振动在感应磁头［B］中感生微小正弦电压信号，该电压信号由［13］［14］端经［C1］［C2］输入给双线圈自激型钢弦激发器的前置放大器［IC1］，经放大后推动功放级放大整形、通过［11］［12］端回输到压力盒的激发磁头［A］中加强钢弦的振动。于是钢弦［C］迅速起振，直到某一幅度一周期内反馈的能量与扰动空气等消耗的能量平衡时钢弦振动保持稳定。此时激发器电路自［C7］输出一与钢弦振动同频率的正弦波电信号给运算放大器［IC2］，经［IC2］放大整形后经［C8］输出矩形波频率信号给单片微型计算机［2］。单片微型计算机［2］检测该矩形波电信号的周期，计算出频率并显示此时压力盒中钢弦振动的频率。从键盘上打入该压力盒的编号，单片微型计算机将根据该压力盒常数计算并显示此时压力盒所承载的压力数值，（或相应的位移、应变、应力等的值）。按下［T2］电源［3］即关断，整机停止工作。

双线圈自激型钢弦激发器［1］的电原理图如图2所示。前置放大器［IC1］和［R1］［R6］［C1］［C2］［C3］组成前置放大级。［R2］［R3］［R4］［R5］［C4］［C5］和［BG1］组成前置放大级。［C6］为级间耦合电容。整形输出级由［IC2］和［R7］［R8］［R9］［C7］［C8］组成。前置放大器［IC1］为差动输入的集成音频放大电路，其输入端并连有衰减电阻［R1］。功放级晶体管［BG1］静态工作点设置在饱和区，阻容耦合输出选自集电极。钢弦频率信号由［IC2］放大整形后通过［C8］输出给单片微型计算机。本激发电路具有下述优点：第一，用四芯双绞线电缆连接钢弦式传感器时，电缆长度可达300米以上，接长电缆300米时，对频率的影响不大于0.5Hz；第二，激发钢弦振动频率稳定，恒温下频率变动不超过正负0.2Hz；第三，钢弦不振时无干扰振荡输出；第四，各激发器的一致性好。