CN104748794A - 密闭***内数据的测量和传输*** - Google Patents

Abstract

密闭***内数据的测量和传输***，在密闭***内设置与密闭***内壁接触的测量隔离箱，测量隔离箱内安置敲击密闭***内壁的振动装置；在密闭***外壁的与振动装置相对应的位置安置拾音腔，用于捡拾来自密闭***内的振动，拾音腔通过传感器连接信号处理模块。该测量和传输***，在密闭***内将测量结果采用机械振动方式，透过密闭***内壁传输到密闭***之外，在外部经过处理后实时获得准确的结果，给密闭***内数据的测量和传输带来了极大的便利，大大提高了检测的准确度，可用于测定高温高压密闭仓内的温度或压力，也可用于测量密闭***内烟雾浓度、气味、液体浓度、粘度和酸碱性等。

Description

密闭***内数据的测量和传输***

技术领域

本发明涉及测量，特别是密闭***中的测量，具体是一种密闭***内数据的测量和传输***。

背景技术

在材料、生物、安全和***等领域的科学研究中，经常需要在一个完全密闭的***内进行实验，并测量实验过程中的有关参数。为了保持***的密闭性不受影响，以避免实验过程出现异常，较佳的方法是尽量避免***开孔，减少***内外部联系。典型的如在高温高压密闭***中进行实验，常用的高温高压密闭仓有多层金属壳，有很强的电磁屏蔽作用，而且因为要获得高温高压的条件，密闭仓还需要耐受高温和高压，因此不能设置过多的孔用于安装测量仪器，故而在密闭仓内实验过程中，温度、压力以及其他参数都很难进行实时测量，更难以将测量数据实时传输到密闭仓外。

上述问题的存在，使研究人员难以获得实验过程中的全面完整的参数，即使获得的参数其准确性也不高，则对科学实验的***性、完整性和严谨性都产生了不利的影响。

发明内容

为了解决上述问题，便于获得密闭***内科学实验的准确数据，本发明提供一种密闭***内数据的测量和传输***。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下。

密闭***内数据的测量和传输***，在密闭***内设置与密闭***内壁接触的测量隔离箱，测量隔离箱内安置敲击密闭***内壁的振动装置；

在密闭***外壁的与振动装置相对应的位置安置拾音腔，用于捡拾来自密闭***内的振动，拾音腔通过传感器连接信号处理模块。

本发明的有益效果是：在密闭***内将测量结果采用机械振动方式，透过密闭***内壁传输到密闭***之外，在外部经过处理后实时获得准确的结果，给密闭***内数据的测量和传输带来了极大的便利，大大提高了检测的准确度，较好地解决了现有技术不能解决的问题。上述的密闭***内数据的测量和传输***最常见的应用是用于测定高温高压密闭仓内的温度或压力。也可以用于密闭***内烟雾浓度、气味、液体浓度、粘度和酸碱性等等各种参数的测量，只不过使用相应的测量传感器而已。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进或选择。

进一步，测量隔离箱内设置测量电路和驱动振动装置的驱动电路，测量电路连接测量隔离箱外的测量传感器并将测量信号送达驱动电路。

进一步，测量和传输***中，振动装置可以直接敲击或间接敲击密闭***内壁。间接敲击是振动装置的敲击头直接敲击测量隔离箱内壁，由测量隔离箱内壁将敲击传递到密闭***内壁。这是测量隔离箱与密闭***内壁接触的那一面也完全封闭的情形，即测量隔离箱是一个完全封闭的整体，其一个完整的侧壁与密闭***内壁紧密贴合在一起。

直接敲击就是振动装置的敲击头直接敲击在密闭***内壁上。直接敲击由于减少了一层阻挡，对测量的准确性有利。为实现直接敲击，本发明进一步需要将测量隔离箱的与密闭***内壁接触的一面设为开口或设置预留口，用于振动装置的敲击头直接敲击密闭***内壁。

进一步，处于对测量隔离箱内测量元器件的保护，便于它们正常工作，测量隔离箱为隔热耐压箱，其隔热耐压性能与密闭***相同。

进一步，为便于判断密闭***内的情况变化，也为了采集更多的数据，振动装置包括多个不同振动频率的振动器，用于对应设定的不同的参数值。当密闭***内某个被测量的量值(或参数)达到某个设定的值时，就可触发对应振动频率的振动器进行敲击。

更进一步，振动器包括：

受驱动电路驱动的电机；

跟随电机而转动的振动转轮，振动转轮周边为凹凸形状；

与振动转轮接触的往复轮；

安置往复轮的支架；

头部连接支架的活塞，活塞另一头连接敲击头；

以及安置在活塞颈部的复位弹簧和用于活塞往复运动的活塞缸。

更进一步，所述驱动电路包括：

信号放大电路：用于将测量电路送达的测量信号放大；

A/D转换电路：用于将放大的信号转换成数字信号；

和控制电机运转的控制电路，控制电路驱动振动装置内的电机运转进而带动振动装置敲击密闭***内壁。

本发明所述拾音腔采用密闭结构，拾音腔的拾音膜紧贴密闭***外壁。

所述信号处理模块包括：

信号放大电路：用于对传感器产生的微弱电信号进行去噪、锁相和放大；

信号频域处理及A/D电路：用于将放大了的电信号进行频域处理及转换成数字信号；

信号显示器：用于测量结果的数字显示。

所述信号处理模块还包括信号发射器，用于将测量结果进行无线发射，以实现远程监控。

附图说明

图1是本发明的测量和传输***的整体结构图。

图2是振动装置的结构图。

图3是两种不同振动频率的振动器产生的声音波形图。

图中的标记与名称对照如下：1—密闭仓，2—内金属层，3—绝热层，4—外金属层，5—拾音膜，6—密闭拾音腔，7—传感器，8—小信号锁相放大器，9—信号频域处理及A/D电路，10—信号显示器及发射器，11—天线，12—振动器，13—驱动电路，14—测量电路，15—-测量隔离箱，16—振动装置外壳，17—低频率振动转轮，18—高频率振动转轮，19—高频率振动往复轮，20—高频率振动往复轮支架，21—高频率振动复位弹簧，22—高频率振动活塞，23—高频率振动活塞缸，24—高频率振动活塞绝热体，25—高频率振动敲击头，26—低频率振动敲击头，27—低频率振动活塞绝热体，28—低频率振动活塞缸，29—低频率振动复位弹簧，30—低频率振动活塞，31—低频率振动往复轮支架，32—低频论振动往复轮，33—时钟波形，34—数字信号波形，35—振动声音波表，36—数字信号1，37—数字信号0，38—数字信号1振动声音波形，39—数字信号0振动声音波形。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种本发明的密闭***内数据的测量和传输***如图1所示。

在密闭仓1内设置与密闭仓1内壁内金属层2接触的测量隔离箱15，测量隔离箱15内安置敲击密闭***内壁的包括振动器12的振动装置；

在密闭仓1外壁外金属层4的与振动装置相对应的位置安置密闭拾音腔6，用于捡拾来自密闭仓内的振动，密闭拾音腔6通过传感器7连接后面包括小信号锁相放大器8、信号频域处理及A/D电路9和信号显示器及发射器10的信号处理模块。

***工作过程大体如下：测量电路14获取测量传感器(图中未画出，位于测量隔离箱15外)并将测量信号送达驱动电路13。驱动电路13驱动振动装置中的振动器12敲击内金属层2，振动经过内金属层2和绝热层3传递到外金属层4，再引起拾音膜5的振动，拾音膜5的振动经密闭拾音腔6的传输送至传感器7，传感器7将声音转换为电信号，由于此电信号很微弱，且包含大量的噪声，因此将此信号经小信号锁相放大器8放大到足够大，放大后的信号送信号频域处理及A/D电路9处理，最后将处理后的数字信号至信号显示及发射10进行测量结果的数字显示，同时进行无线发射，以实现远程监控。

图2所示的振动装置，其振动装置外壳16实际上就是测量隔离箱15的壳体。这是敲击头直接敲击密闭仓内壁的实施例，测量隔离箱的与密闭***内壁接触的一面设置了预留口。

振动装置包括两个不同振动频率的振动器，一个高频振动器(位于图2下部)和一个低频振动器(位于图2上部)。以高频振动器为例，该振动器包括：

受驱动电路(图1中的13)驱动的电机(图中未画出)；

跟随电机而转动的高频率振动转轮18，高频率振动转轮18周边为较为密集的凹凸形状；

与高频率振动转轮18接触的高频率振动往复轮19，高频率振动往复轮19的可以落入高频率振动转轮18的凹陷缺口中；

安置高频率振动往复轮19的高频率振动往复轮支架20；

头部连接高频率振动往复轮支架20的高频率振动活塞22，高频率振动活塞22另一头连接高频率振动敲击头25；

以及安置在高频率振动活塞22颈部的高频率振动复位弹簧21和用于高频率振动活塞22往复运动的高频率振动活塞缸23。

高频率振动敲击头25可以从测量隔离箱的预留口直接敲击密闭仓1的内金属层2。

在高频率振动活塞22上设置了高频率振动活塞绝热体24，以避免高频率振动活塞22在不停的往复运动中发热膨胀而影响往复运动甚至被高频率振动活塞缸23抱死。

低频振动器的结构与高频振动器基本相同。不同之处在于低频率振动转轮17周边的凹凸形状较少。正是由于这两个振动转轮周边的凹陷缺口的多少，决定了振动频率的高低。

驱动电路13(见图1)包括：

信号放大电路：用于将测量电路送达的测量信号放大；

A/D转换电路：用于将放大的信号转换成数字信号；

和控制电机运转的控制电路，控制电路驱动振动装置内的电机运转进而带动振动装置敲击密闭***内壁。

例如在测量密闭***内温度的时候，振动器工作过程如下：首先设定两个温度参数：A值和B值，当密闭***内温度A值时，就可触发低频振动器进行敲击，当密闭***内温度B值时，就可触发高频振动器进行敲击。与之对应，低频振动器敲击时需要传输数字信号为0，高频振动器敲击时需要传输数字信号为1。当测量传感器检测到温度等于B值，测量电路14(见图1)将电信号送达驱动电路13(见图1)，驱动电路13先将信号放大，然后再进行A/D转换，转换后的数字信号，经编码为1后送至控制电路，控制电路判断为1后驱动与高频振动器联动的电机转动，该电机带动高频率振动转轮18转动，与高频率振动转轮18接触的高频率振动往复轮19则时而落入高频率振动转轮18周边的凹陷缺口中，时而接触到高频率振动转轮18周边的凸出处，振动往复轮19就这样形成往复运动。振动往复轮19的往复运动带动高频率振动活塞22在高频率振动活塞缸23也作循环的往复运动，高频率振动敲击头25则以较高频率敲击密闭仓1的内金属层2。

当测量传感器检测到温度等于B值，测量电路14(见图1)将电信号送达驱动电路13(见图1)，驱动电路13先将信号放大，然后再进行A/D转换，转换后的数字信号，经编码为1后送至控制电路，控制电路判断为1后驱动与低频振动器联动的电机转动。之后的过程与上述过程相同，最后低频率振动敲击头26则以较低频率敲击密闭仓1的内金属层2。

而在密闭***外，密闭拾音腔6的紧贴密闭***外金属层4的拾音膜5捡拾到来自密闭***内的不同振动后，传感器7将这种振动(或声音)转换成电信号，信号处理模块中的小信号锁相放大器8对传感器产生的微弱电信号进行去噪、锁相和放大，信号频域处理及A/D电路9将放大了的电信号进行频域处理及转换成数字信号，传输至信号显示器及发射器10，将测量结果的数字显示出来，研究者即可根据显示结果判别振动频率，获知密闭***的温度。

信号显示器及发射器10通过发射天线11，将测量结果进行无线发射，以实现远程监控。

根据以上的工作过程，在密闭仓外接收的声音波形如图3所示。从图3中可以明显看出，通过检测声音波形信号的频率，即可还原数字信号0和1，由于0和1信号振动的频率相差很大，给频率检测带来了极大的便利，大大提高了检测的准确度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.密闭***内数据的测量和传输***，其特征在于，在密闭***内设置与密闭***内壁接触的测量隔离箱，测量隔离箱内安置敲击密闭***内壁的振动装置；

在密闭***外壁的与振动装置相对应的位置安置拾音腔，用于捡拾来自密闭***内的振动，拾音腔通过传感器连接信号处理模块。

2.根据权利要求1所述的测量和传输***，其特征在于，测量隔离箱内设置测量电路和驱动振动装置的驱动电路，测量电路连接测量隔离箱外的测量传感器并将测量信号送达驱动电路。

3.根据权利要求1所述的测量和传输***，其特征在于，测量隔离箱的与密闭***内壁接触的一面为开口或设置预留口，用于振动装置的敲击头直接敲击密闭***内壁。

4.根据权利要求1所述的测量和传输***，其特征在于，测量隔离箱为隔热耐压箱，其隔热耐压性能与密闭***相同。

5.根据权利要求1所述的测量和传输***，其特征在于，振动装置包括多个不同振动频率的振动器，用于对应设定的不同的参数值。

6.根据权利要求5所述的测量和传输***，其特征在于，振动器包括：

受驱动电路驱动的电机；

跟随电机而转动的振动转轮，振动转轮周边为凹凸形状；

与振动转轮接触的往复轮；

安置往复轮的支架；

头部连接支架的活塞，活塞另一头连接敲击头；

以及安置在活塞颈部的复位弹簧和用于活塞往复运动的活塞缸。

7.根据权利要求2或6所述的测量和传输***，其特征在于，驱动电路包括：

信号放大电路：用于将测量电路送达的测量信号放大；

A/D转换电路：用于将放大的信号转换成数字信号；

和控制电机运转的控制电路，控制电路驱动振动装置内的电机运转进而带动振动装置敲击密闭***内壁。

8.根据权利要求1所述的测量和传输***，其特征在于，拾音腔采用密闭结构，拾音腔的拾音膜紧贴密闭***外壁。

9.根据权利要求1所述的测量和传输***，其特征在于，信号处理模块包括：

信号放大电路：用于对传感器产生的微弱电信号进行去噪、锁相和放大；

信号频域处理及A/D电路：用于将放大了的电信号进行频域处理及转换成数字信号；

信号显示器：用于测量结果的数字显示。

10.根据权利要求1所述的测量和传输***，其特征在于，信号处理模块还包括信号发射器，用于将测量结果进行无线发射，以实现远程监控。