一种便携式多通道振弦应变传感器采集仪的制作方法

1.本发明涉及一种采集仪，属于管道应力应变监测领域，特别是涉及一种便携式多通道振弦应变传感器采集仪。


背景技术：

2.采集仪是一种采集数据的仪器，在管道应力应变监测方面，采集仪主要应用于输油管线监测，为了监测管道应力变化，全方位监测，一般对管道选取多点位、多方向进行监测，由于管道位于地下，应变计防护采用特殊工艺处理，以保证数据的长期有效性，因此，数据采集仪扮演着非常重要的角色。
3.现有技术中数据采集仪稳定性差、数据采集不准确，且运维成本太高，同时采集仪在使用时不方便携带，因此，一款便携式多通道振弦应变传感器采集仪据在实际应用中具备很强的实用性。


技术实现要素：

4.本发明主要解决的技术问题是提供一种可以选择多种通信方式、多种组合结构并且快速、有效地对应变数据进行采集解析的多功能的振弦应变传感器采集仪及采集基站。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种便携式的多通道振弦应变传感器采集仪，包括：单片机模块、用于采集振弦应变传感器的频率数据与温度数据的振弦应变采集模块、用于切换传感器与振弦应变采集模块的链接通道的光耦继电器电路、用于与远程上位机服务器通信的gprs模块、用于与上位机服务器通信的rj45网口模块、用于防止雷击的防浪涌电路和外围接口电路，所述单片机模块分别与振弦应变采集模块、电源模块、光耦继电器电路、gprs模块、rj45网口模块、防浪涌电路、外围接口电路之间控制连接，用于控制和/或协调光耦继电器电路、gprs模块、rj45网口模块、防浪涌电路、外围接口电路的运行，且所述单片机模块对数据进行处理与传输。
6.在一个较佳实施例中，所述便携式的多通道振弦应变传感器采集仪还包括电源模块，所述电源模块为dcdc开关电源和/或ldo线性稳压电源。
7.在一个较佳实施例中，防浪涌电路包括自恢复保险丝、双向tvs瞬态抑制二极管和esd保护二极管。
8.在一个较佳实施例中，，外围接口电路包括电源接口、单片机模块接口、振弦应变采集模块接口、光耦继电器电路接口、gprs模块接口、rj45网口模块接口、防浪涌电路接口。
9.在一个较佳实施例中，光耦继电器电路设置有多路，每一路分别外接了一路振弦应变传感器和一路温度传感器，所述温度传感器、振弦应变传感器与光耦继电器电路之间分别电性连接。
10.一种便携式的多通道振弦应变传感器采集仪，包括：单片机模块、用于采集振弦应变传感器的频率数据与温度数据的振弦应变采集模块、用于切换传感器与振弦应变采集模块的链接通道的模拟开关电路、用于与远程上位机服务器通信的gprs模块、用于与上位机
服务器通信的rj45网口模块、用于防止雷击的防浪涌电路和外围接口电路，所述单片机模块分别与振弦应变采集模块、电源模块、模拟开关电路、gprs模块、rj45网口模块、防浪涌电路、外围接口电路之间控制连接，用于控制或协调模拟开关电路、gprs模块、rj45网口模块、防浪涌电路、外围接口电路的运行，且所述单片机模块对数据进行处理与传输。
11.在一个较佳实施例中，所述便携式的多通道振弦应变传感器采集仪中包含有拨码开关模块，所述拨码开关模块与单片机模块之间控制连接。
12.在一个较佳实施例中，所述电源模块中包含有12v电池接口电路。
13.本发明的有益效果是：通过单片机模块、振弦应变采集模块、光耦继电器电路、gprs模块、rj45网口模块、防浪涌电路和外围接口电路的限定，令数据采集更加快速和方便。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
15.图1是本发明一种便携式多通道振弦应变传感器采集仪的实施例1框架结构示意图；
16.图2是本发明一种便携式多通道振弦应变传感器采集仪的实施例2框架结构示意图；
17.图3是本发明一种便携式多通道振弦应变传感器采集仪的流程操作示意图。
18.附图中各标记为：1、单片机模块；2、振弦应变采集模块；3、电源；4、光耦继电器电路；5、gprs模块；6、rj45网口模块；7、防浪涌电路；8、外围接口电路；9、温度传感器；10、拨码开关模块；11、模拟开关电路；12、振弦应变传感器。
具体实施方式
19.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
20.实施例1
21.请参阅图1-3，在本发明的一个具体实施例中提供一种便携式多通道振弦应变传感器采集仪，所述的一种便携式多通道振弦应变传感器采集仪包括：单片机模块1、用于采集振弦应变传感器的频率数据与温度数据的振弦应变采集模块2、用于切换传感器与振弦应变采集模块的链接通道的光耦继电器电路4、用于与远程上位机服务器通信的gprs模块5、用于与上位机服务器通信的rj45网口模块6、用于防止雷击的防浪涌电路7和外围接口电路8，所述单片机模块1分别与振弦应变采集模块2、电源3、光耦继电器电路4、gprs模块5、rj45网口模块6、防浪涌电路7、外围接口电路8之间控制连接，用于控制和/或协调光耦继电器电路4、gprs模块5、rj45网口模块6、防浪涌电路7、外围接口电路8的运行，且所述单片机
模块1对数据进行处理与传输。
22.便携式多通道振弦应变传感器采集仪还包括电源模块3，所述电源模块3为dcdc开关电源和/或ldo线性稳压电源。防浪涌电路7包括自恢复保险丝、双向tvs瞬态抑制二极管和esd保护二极管。外围接口电路8包括电源接口、单片机模块接口、振弦应变采集模块接口、光耦继电器电路接口、gprs模块接口、rj45网口模块接口、防浪涌电路接口。光耦继电器电路4设置有多路，每一路分别外接了一路振弦应变传感器12和一路温度传感器9，所述温度传感器9、振弦应变传感器12与光耦继电器电路4之间分别电性连接。
23.实施例2
24.请参阅图1-3，在本发明的一个具体实施例中提供一种便携式多通道振弦应变传感器采集仪，所述的一种便携式多通道振弦应变传感器采集仪包括：单片机模块1、用于采集振弦应变传感器的频率数据与温度数据的振弦应变采集模块2、用于切换传感器与振弦应变采集模块的链接通道的模拟开关电路11、用于与远程上位机服务器通信的gprs模块5、用于与上位机服务器通信的rj45网口模块6、用于防止雷击的防浪涌电路7和外围接口电路8，所述单片机模块1分别与振弦应变采集模块2、电源模块3、模拟开关电路11、gprs模块5、rj45网口模块6、防浪涌电路7、外围接口电路8之间控制连接，用于控制或协调模拟开关电路11、gprs模块5、rj45网口模块6、防浪涌电路7、外围接口电路8的运行，且所述单片机模块1对数据进行处理与传输。所述便携式多通道振弦应变传感器采集仪中包含有拨码开关模块10，所述拨码开关模块10与单片机模块1之间控制连接。所述电源模块3中包含有12v电池接口电路。
25.实施例3
26.请参阅图1-3，在本实施例以及上述实施例中，采用振弦应变采集模块检测振弦应变传感器频率值，通过光耦继电器或者模拟开关进行多通道切换，通过gprs无线网络或者rj45网口有线与服务器进行数据交互，采用低噪声高性能的线性稳压器作为传感器的激励电源，采用低压扫频的方式采集振弦传感器频率数据，可以检测ds18b20、热电偶方式的温度传感器，采用12v锂电池供电，传感器输入端采用防浪涌电路设计。同时具备实时采集模式、周期采集模式、快速采集模式。
27.具体来说，从下面方面进行设计：
28.1、数字硬件框架设计部分
29.数字硬件部分包含mcu部分、振弦应变采集模块、电源部分、光耦继电器电路或者模拟开关电路、gprs模块、rj45网口模块、防浪涌电路以及外围接口电路。
30.mcu为数字硬件核心其主要功能是协调控制各个部分工作并进行数据处理与数据传输。
31.振弦应变采集模块主要功能是采集振弦应变传感器的频率数据与温度数据。
32.电源部分主要有dcdc开关电源与ldo线性稳压电源。
33.光耦继电器电路或模拟开关电路主要功能是切换传感器与振弦应变采集模块的链接通道。
34.gprs通信模块主要功能是与远程上位机服务器通信。
35.rj45网口模块是有线通信模块，主要功能是与上位机服务器通信。
36.防浪涌电路由自恢复保险丝、双向tvs瞬态抑制二极管和esd保护二极管组成主要
功能是防止雷击。
37.外围接口电路主要是电源接口、传感器接口，各个模块的接口。
38.程序流程设计方面：
39.程序流程包含初始化、数据监听及解析、执行任务。
40.1、初始化：包含初始化mcu时钟、初始化串口数据传输程序、初始化定时器、初始化传感器参数、初始化内存、初始化设备编号，初始化振弦模块参数。
41.2、数据监听及解析：
42.主要对rj45网口接口以及gprs接口进行数据监听、数据解析从而分析指令分配任务标签。
43.3、执行任务：
44.根据任务标签执行任务，任务包括通讯指令分析、数据传输任务、数据处理任务、数据采集任务。
45.4、通讯指令分析：
46.通讯指令内容包含采集仪端口扫描参数配置、采集仪扫描时间的配置、采集仪扫描方式的配置、采集仪模式切换。
47.数据传输：
48.通过gprs无线网络方式或rj45网口有线方式将采集到的传感器温度和频率数据传送给上位机服务器。
49.5、数据采集：
50.数据采集主要有实时采集、周期采集和快速采集模式，实时采集模式是上位机发送指令针对某一端口进行采集，采集仪采集数据后立即上传数据，周期采集模式是上位机设置好采集仪的端口扫描参数与采集时间，采集仪进行定时周期采集数据并上传数据，快速采集模式是上位机设置好快速采集参数采集仪快速采集数据循环上传数据。
51.6、数据处理：
52.数据处理是将采集到的传感器的温度数据与频率数据转化为应力应变数据。
53.因此，本发明具有以下优点：以轻松方便移动，随时开始/停止记录数据，为客户提供了极大的方便，且通过不同的数据采集方式的限定，快速、有效的对数据进行采集。
54.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。