一种大量程电容型波高传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种大量程电容型波高传感器，包括上张紧架和下张紧架，在所述上张紧架和下张紧架之间固定连接有两个相互平行的电容电极，所述两个相互平行的电容电极与检测电路相连接；其技术特点在于：所述两个相互平行的电容电极的上端铰装在上张紧架上，该两个相互平行的电容电极的下端铰装在下张紧架上。本发明专利技术在量程较大的情况下，也能够保证波高传感器的两条电容电极的直线度和平行度，进而确保测量精度。

A large range capacitive wave height sensor

The invention relates to a large range of capacitance type wave height sensor, including tensioning frame and tensioning frame, the upper frame and the lower tension between the tensioning frame is fixedly connected with a two capacitor electrode parallel to each other, the two parallel capacitor electrode and the detection circuit is connected to it; technical features: the upper hinge of the two parallel capacitor electrodes arranged on the tensioning frame are hinged, the two parallel capacitor electrode is arranged on the lower tensioning frame. The invention can ensure the straightness and smoothness of the two capacitive electrodes of the wave height sensor under the condition of large measuring range, thereby ensuring the measuring accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种大量程电容型波高传感器
本专利技术属于港口及近海工程物理模型实验研究
，涉及用于实时检测波浪高度及水位高度的波高传感器，尤其是一种大量程电容型波高传感器。
技术介绍
在港口及近海工程实验研究
，造波是进行物理模型试验研究的一种必备实验方法，造波过程中需要使用波高传感器实时检测波浪高度。一般的液位测量，因液位的变化相对缓慢且液面平整，因此超声波、激光、雷达、电阻、电容、压力、浮子等液位计都可以满足测量需求。波高测量是液位测量的一种，因为液位变化迅速，所以压力、浮子式测量方式便无法使用，又因为液面非常不平整，所以超声波、激光、雷达等方式都无法使用，因此，波高测量仅可选择电阻或电容测量方式。目前，在进行波高测量时，一般采用小量程电容型波高传感器，该小量程电容型传波高感器结构由两根不锈钢管构成电容的两极，但试验表明，只有在量程较小时(量程小于2m)，才能够保证两根钢管之间的平行度和每根钢管的直线度，从而确保测量精度。但当量程较大时(量程大于2m)，甚至量程大于8m的测量场合，如果仍采用上述电容型波高传感器结构，那么两根钢管之间的平行度和每根钢管的直线度都无法保证，而两根钢管之间平行度和直线度直接影响波高传感器的线性度，从而影响测量精度，产生由于量程变大而导致测量精度低下的问题。一种双线式电容型波高传感器(CN203422058U)，包括接地测杆、电容感应丝、集线轴、上弹簧锁丝、弹簧、下弹簧锁丝、连接块、电路板、手柄内腔和手柄套筒，所述连接块和所述电路板均固定在所述手柄内腔上，所述手柄内腔固定在所述手柄套筒内；所述弹簧的一端套在所述上弹簧锁丝上，所述上弹簧锁丝与所述集线轴连接，所述弹簧的另一端套在所述下弹簧锁丝上，所述下弹簧锁丝与所述连接块连接；其特征在于，所述电容感应丝为相互平行的两根，两根所述电容感应丝均与所述接地测杆平行，且所述电容感应丝在所述集线轴上汇聚之后依次穿过所述集线轴上的中心孔、所述上弹簧锁丝、所述弹簧、所述连接块和所述下弹簧锁丝，所述电容感应丝的一端环过所述接地测杆的一端，所述电容感应丝的另一端与所述电路板连接。本专利技术能够解决长距离传送信号的过程中会存在电磁干扰和电压损耗的情况从而影响采集精度的问题。因此，在大比尺水工试验中，如何找到一个适用于大量程情况下的高精度波高传感器,成为本领域技术人员所面临的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、结构简易、测量精度高的大量程电容型波高传感器。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种大量程电容型波高传感器，包括上张紧架和下张紧架，在所述上张紧架和下张紧架之间固定连接有两个相互平行的电容电极，所述两个相互平行的电容电极与检测电路相连接；所述两个相互平行的电容电极的上端铰装在上张紧架上，该两个相互平行的电容电极的下端铰装在下张紧架上。而且，所述上张紧架的一侧端面和底面为敞口结构，该上张紧架顶部端面制有用于穿装张紧螺栓的通孔，该张紧螺栓穿过所述通孔与置于上张紧架两侧内壁之间的上张紧块螺纹连接；该上张紧块内左右对称嵌入两个上绝缘块；所述两个上绝缘块分别与两个相互平行的电容电极的上端安装在一起，两个相互平行的电容电极的下端分别与两个下绝缘块安装在一起，所述下绝缘块嵌装在下张紧块内，所述下张紧块可绕下张紧架上的转轴左右旋转。而且，所述两个相互平行的电容电极由两条长度相同的钢丝制成，所述钢丝外包覆有绝缘层。而且，所述下张紧架由下安装板和固装在下安装板上的转轴构成，所述转轴前端制有用于安装下张紧块的螺纹，所述下张紧块与下张紧架上的转轴采用轴孔连接，其前端的转轴上同轴安装有用于锁紧下张紧块的螺母和垫片。而且，所述下张紧块为一块方板，在该方板左右两侧对称制有用于穿装两个相互平行的电容电极的长槽，在该长槽内嵌装有下绝缘块，所述两个相互平行的电容电极的下端分别与嵌装在长槽内的两个下绝缘块安装在一起。而且，所述两个相互平行的电容电极的两端分别穿装于对应的上绝缘块和下绝缘块的凹槽内，该两个相互平行的电容电极的两端穿过所述凹槽并通过卡环固装在对应的上绝缘块和下绝缘块上。而且，在所述下绝缘块的空隙处充满绝缘胶。而且，所述上张紧架和下张紧架分别通过多个胀管固装在水槽或水池壁上。而且，所述检测电路包括C-T转换模块、单片机、串行输出模块和电源模块；所述C-T转换模块采用单稳态触发器，该C-T转换模块的输入端与电容电极相连接，该C-T转换模块的输出端与单片机相连接，用于将传感器电容量转换为电容的充电时间信号后输出至单片机，所述单片机用于将所述充电时间信号转变为可用于计算、传输和处理的数字量输出至所述串行输出模块，并通过单片机串行接口与上位机通信；所述电源模块的输出端与C-T转换模块和单片机相连接并为其供电。而且，所述单稳态触发器的核心部件为555定时器，所述单片机为51单片机，所述电源模块采用型号为LM7805的稳压芯片。本专利技术的优点和积极效果是：1、本专利技术可用于实时采集大幅度变化的波浪高度，当旋转上张紧架上张紧螺栓时，上张紧块随之向上移动，从而使安装在上绝缘块内的两个相互平行的电容电极(即：两条长度相同的钢丝)被拉紧，即便在测量量程较大的情况下，也能够保证波高传感器的两个相互平行的电容电极的直线度和平行度，进而确保了大量程波高传感器的测量精度；而且，在上张紧块向上移动拉紧两个相互平行的电容电极的过程中，如果出现下张紧块两侧的两个相互平行的电容电极的张紧度不一致的情况发生时，可通过下张紧块的左右旋转，自动调整两个相互平行的电容电极的直线度和平行度，更进一步确保了大量程波高传感器的测量精度，多次试验证明，本专利技术的大量程波电容型高传感器的测量量程可达8-10m。2、本专利技术的下张紧块前端的转轴上同轴安装有用于锁紧下张紧块的螺母和垫片，从而防止下张紧块在转动过程中，从下张紧架的转轴上脱落。3、本专利技术的两个相互平行的电容电极的两端(即：两条长度相同的钢丝的两端)分别穿装在上绝缘块和下绝缘块上的凹槽内，并通过卡环固定在对应的绝缘块上，卡环用于锁紧两个相互平行的电容电极(即：钢丝的两端)以防止其脱出上绝缘块和下绝缘块。4、本专利技术采用绝缘胶充满下绝缘块的空隙处，提高了电容型波高传感器的防水性，确保两条长度相同的钢丝下端与水绝缘，进而确保检测的准确性。附图说明图1是本专利技术的整体结构图；图2是图1的剖视图；图3是图2的A部局部放大图；图4是本专利技术的检测电路框图；图5是本专利技术的检测电路图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施例作进一步详述：一种大量程电容型波高传感器，如图1、图2和图3所示，包括固装在水槽壁上或大型推波板上的上张紧架1和下张紧架5，在所述上张紧架和下张紧架之间固定连接有两个相互平行的电容电极，所述两个相互平行的电容电极与检测电路相连接；所述两个相互平行的电容电极的上端铰装在上张紧架上，该两个相互平行的电容电极的下端铰装在下张紧架上。在本实施例中，所述上张紧架的一侧端面和底面为敞口结构，该上张紧架顶部端面制有用于穿装张紧螺栓2的通孔，该张紧螺栓穿过所述通孔与置于上张紧架两侧内壁之间的上张紧块11螺纹连接，当旋转张紧螺栓时，所述上张紧块可沿所述上张紧架两侧内壁向上移动；该上张紧块内左右对称嵌入两个上绝缘块13；所述两个上绝缘块分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大量程电容型波高传感器，包括上张紧架和下张紧架，在所述上张紧架和下张紧架之间固定连接有两个相互平行的电容电极，所述两个相互平行的电容电极与检测电路相连接；其特征在于：所述两个相互平行的电容电极的上端铰装在上张紧架上，该两个相互平行的电容电极的下端铰装在下张紧架上。

【技术特征摘要】
1.一种大量程电容型波高传感器，包括上张紧架和下张紧架，在所述上张紧架和下张紧架之间固定连接有两个相互平行的电容电极，所述两个相互平行的电容电极与检测电路相连接；其特征在于：所述两个相互平行的电容电极的上端铰装在上张紧架上，该两个相互平行的电容电极的下端铰装在下张紧架上。2.根据权利要求1所述的一种大量程电容型波高传感器，其特征在于：所述上张紧架的一侧端面和底面为敞口结构，该上张紧架顶部端面制有用于穿装张紧螺栓的通孔，该张紧螺栓穿过所述通孔与置于上张紧架两侧内壁之间的上张紧块螺纹连接；该上张紧块内左右对称嵌入两个上绝缘块；所述两个上绝缘块分别与两个相互平行的电容电极的上端安装在一起，两个相互平行的电容电极的下端分别与两个下绝缘块安装在一起，所述下绝缘块嵌装在下张紧块内，所述下张紧块可绕下张紧架上的转轴左右旋转。3.根据权利要求1或2所述的一种大量程电容型波高传感器，其特征在于：所述两个相互平行的电容电极由两条长度相同的钢丝制成，所述钢丝外包覆有绝缘层。4.根据权利要求2所述的一种大量程电容型波高传感器，其特征在于：所述下张紧架由下安装板和固装在下安装板上的转轴构成，所述转轴前端制有用于安装下张紧块的螺纹，所述下张紧块与下张紧架上的转轴采用轴孔连接，其前端的转轴上同轴安装有用于锁紧下张紧块的螺母和垫片。5.根据权利要求2所述的一种大量程电容型波高传感器，其特征在于：所述下张紧块为一块方板，在该方板左右两侧对称制有用于穿装两个相互平...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏仁哲，王收军，陈汉宝，陈松贵，张慈珩，刘海源，高峰，刘楠，张鹏，陈广来，李玉森，
申请(专利权)人：天津理工大学，交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12