專利名稱：石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀，具體地說是一種用于石窟文物環(huán)境的監(jiān)測，特別是用于研究石窟內(nèi)雕像凝結(jié)水的形成，以及與溫度、濕度、時間等參數(shù)的相互關(guān)系的石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀。
背景技術(shù)：
近年來，根據(jù)石窟文物保護工作者的研究發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)水是石窟文物雕像遭到嚴(yán)重風(fēng)化的重要因素之一。據(jù)了解凝結(jié)水不僅可在巖石表面形成，而且水汽可通過與外界連通的孔隙網(wǎng)絡(luò)進入巖石內(nèi)部在一定深度凝結(jié)，形成時間可先于巖石表面凝結(jié)水的形成時間， 從而導(dǎo)致凝結(jié)面積大為增加，造成凝結(jié)水量較大；前者能引起巖石表面風(fēng)化，而后者引起風(fēng)化深度則更大，更具破壞性。同時其影響范圍較洞窟內(nèi)滲(滴)水和洞窟外雨水沖刷更加廣泛。因此凝結(jié)水在雕像風(fēng)化過程中有著不可忽視的作用。在石窟文物保護中對防治雨水、洞窟滲水已有較為成熟的方法和措施，如修建保護性窟檐，而對石窟表面凝結(jié)水的防治措施甚少。對石質(zhì)洞窟文物表面凝結(jié)水的研究和防治，長期以來是國際性文物保護領(lǐng)域的一個重大難題。因其影響范圍大，對文物破壞嚴(yán)重， 我國從20世紀(jì)五六十年就對此引起高度重視。但由于技術(shù)手段有限，凝結(jié)水對石質(zhì)文物破壞力究竟有多大、應(yīng)采取什么措施治理，始終沒有有效辦法。主要原因是沒有先進合適的測量裝置來準(zhǔn)確的測定石窟雕像表面凝結(jié)水量，準(zhǔn)確地掌握洞窟凝結(jié)水產(chǎn)生的規(guī)律，因此，其長期以來一直是世界文物界亟待解決卻又無力解決的重大難題。且直到目前為止，國內(nèi)外市場上尚未有能夠精確測量石窟凝結(jié)水含量的儀器或設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，而提供一種為研究石窟凝結(jié)水的形成以及與環(huán)境參數(shù)之間的關(guān)系的石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀，通過測試與研究為石窟文物保護制定與實施相關(guān)措施提供工程實驗上的參考依據(jù)。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案是提供一種石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀，包括監(jiān)測儀系統(tǒng)和上位機系統(tǒng)，所述的監(jiān)測儀系統(tǒng)由監(jiān)測儀的機箱盒、箱盒蓋、鉸鏈、機箱提手和機箱盒內(nèi)的電路模塊組成；所述的鉸鏈連接機箱盒與箱盒蓋，所述的機箱盒內(nèi)安裝有電源模塊、溫度傳感器模塊，濕度傳感器模塊，凝結(jié)水稱重傳感器模塊，數(shù)據(jù)采樣模塊，中央處理模塊，時鐘模塊，液晶顯示模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊，用戶控制接口模塊以及數(shù)據(jù)通信接口模塊，所述的各模塊集成在一塊電路板上；機箱盒上設(shè)有操作面板，操作面板上設(shè)有電源接口與開關(guān)，液晶顯示窗口，溫度、濕度、凝結(jié)水稱重監(jiān)測接口，外設(shè)真空泵控制接口，串口接口，還設(shè)有7個控制按鍵，SD卡插孔和散熱孔；所述的溫度、濕度、凝結(jié)水稱重監(jiān)測接口、外設(shè)真空泵控制接口均采用航空插頭與傳感器或真空泵連接；所述的上位機系統(tǒng)由通信接口模塊和計算機組成，監(jiān)測儀系統(tǒng)和上位機系統(tǒng)間通過串口接口連接。本發(fā)明的石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀采用模塊化的設(shè)計思想。本發(fā)明所述的機箱盒內(nèi)安裝的中央處理模塊直接與電源模塊，數(shù)據(jù)采樣模塊，濕度傳感器模塊，時鐘模塊，液晶顯示模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊，用戶控制接口模塊以及數(shù)據(jù)通信接口模塊相連接，中央處理模塊還間接與溫度傳感器模塊，稱重傳感器模塊相連接；所述的電源模塊為整個系統(tǒng)的正常工作提供能量保障；通過所述的稱重傳感器模塊、溫度傳感器模塊和濕度傳感器模塊分別監(jiān)測溫度、濕度和凝結(jié)水量；數(shù)據(jù)采集模塊用于將模擬檢測信號數(shù)字化；通過所述的中央處理模塊控制整個系統(tǒng)運行和處理數(shù)據(jù)；通過時鐘模塊記錄每次測量的具體時間；通過液晶顯示模塊顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)和具體相關(guān)操作界面；通過數(shù)據(jù)存儲模塊對測量數(shù)據(jù)進行存儲；通過用戶控制接口模塊對設(shè)備裝置實驗測量的具體操作；通過數(shù)據(jù)通信模塊實現(xiàn)儀器與計算機之間的通信。所述的電源模塊采用低壓差線性穩(wěn)壓器LT1086CM系列，分別設(shè)有模擬電源為5V， 數(shù)字電源有5V和3. 3V電源。電源模塊為整個監(jiān)測儀系統(tǒng)的正常工作提供能量保障。所述的溫度傳感器采用“三線制”的鉬電阻溫度傳感器PT1000，并以惠斯登電橋的方式高靈敏度地實現(xiàn)溫度的監(jiān)測；濕度傳感器采用溫濕度一體傳感器SHT75 ;凝結(jié)水稱重傳感器采用電阻應(yīng)變式稱重傳感器；溫度傳感器和濕度傳感器各設(shè)計有3個通道，凝結(jié)水稱重傳感器設(shè)計有I個通道。所述的數(shù)據(jù)采樣模塊采用橋式微小模擬信號轉(zhuǎn)換的24位Α/D轉(zhuǎn)換芯片ADS1234， 所述的中央處理模塊采用超低功耗的16位單片機MSP430f 169，通過軟件編程代碼控制實現(xiàn)對稱重傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器信號的Α/D采樣，并將采樣數(shù)據(jù)和相應(yīng)的監(jiān)測時間自動存儲于系統(tǒng)的SD卡設(shè)備中，同時可通過液晶顯示模塊在操作面板上實時顯示。所述的數(shù)據(jù)存儲模塊采用便攜的SD卡形式。采用SD卡方便攜帶大量實驗數(shù)據(jù)， 以備后期數(shù)據(jù)分析與處理。所述的時鐘模塊采用時鐘芯片DS1302。時鐘模塊用于精確記錄每次實驗參數(shù)所測量的具體時間。所述的數(shù)據(jù)通信模塊采用SP202集成芯片。數(shù)據(jù)通信模塊以串口的形式用于儀器與計算機之間的通信。所述的液晶顯示模塊采用分辨率為320*240的大屏幕液晶顯示器，用于顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)和儀器系統(tǒng)操作界面。所述的用戶控制接口模塊與中央處理模塊相連接，采用高質(zhì)量、高靈敏的特殊按鍵，用于用戶對監(jiān)測儀實驗測量的具體操作。所述的上位機系統(tǒng)操作控制界面，采用C#語言進行了設(shè)計，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)在計算機實時顯示并存儲于計算機相應(yīng)硬盤。本發(fā)明的石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀是一種具有對石窟表面凝結(jié)水電子動態(tài)測量功能的環(huán)境監(jiān)測儀，對準(zhǔn)確地測定實驗對象的凝結(jié)水量，掌握洞窟凝結(jié)水產(chǎn)生的規(guī)律與石窟石雕表面凝結(jié)水的形成條件，為石窟文物保護相關(guān)的的治理方法與措施提供依據(jù)，進而為保護我國珍貴的石窟文物遺產(chǎn)提供意見，具有十分重要的意義。本發(fā)明的石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點I、本發(fā)明是基于電子自動控制技術(shù)的一種用于石窟表面凝結(jié)水動態(tài)測量功能的環(huán)境監(jiān)控設(shè)備，具有凝結(jié)水稱重、三路石窟環(huán)境濕度測量、三路石窟環(huán)境溫度測量，以及凝結(jié)水動態(tài)監(jiān)測時間，檢測數(shù)據(jù)可自動存儲于便攜式的SD卡存儲設(shè)備功能。在SD卡中以文本的形式存儲，并以測量的當(dāng)天年月日時間為名命名文本，以便于日后查詢，同時在每一文本中，具體的數(shù)據(jù)存儲都按照一定的格式存儲，每一檢測數(shù)據(jù)均與其相應(yīng)的檢測時間對應(yīng)。 并且具有數(shù)據(jù)實時顯示和完善的人機操作界面等功能，可準(zhǔn)確地測定石窟凝結(jié)水與相關(guān)主要環(huán)境參數(shù)，為研究石窟凝結(jié)水的產(chǎn)生規(guī)律與石窟文物表面凝結(jié)水的形成條件提供實驗數(shù)據(jù)與理論依據(jù)，以達(dá)到制定針對性的、有效的石窟文物保護措施。2、本發(fā)明的監(jiān)測儀系統(tǒng)可與上位機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信，可將數(shù)據(jù)自動存儲和顯示于計算機上；監(jiān)測儀系統(tǒng)具有完美的操作和顯示界面。3、本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀的設(shè)計便攜、精致、堅固，適用于石窟文物保護過程中的環(huán)境監(jiān)測。


圖I為本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀總體外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀操作面板結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖。圖4為本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀電源模塊電路圖。圖5為本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀溫度傳感器模塊電路圖。圖6為本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀濕度傳感器模塊電路圖。圖7為本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀凝結(jié)水稱重傳感器模塊電路圖。圖8為本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀數(shù)據(jù)采樣模塊電路圖。圖9為本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀中央處理模塊電路圖。圖10為本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀的時鐘模塊電路圖。圖11為本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀的液晶顯示模塊電路圖。圖12為本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀的用戶控制接口模塊電路圖。圖13為本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀的上位機系統(tǒng)界面示意圖。上述圖中1_機箱盒、2_操作面板、3_箱盒蓋、4_盒蓋塾、5_絞鏈、6_機箱提手、 7-電源接口和開關(guān)“Power”，8-液晶顯示窗口，9-溫度監(jiān)測接口，分別有Tl，T2，T3 ; 10-濕度監(jiān)測接口，分別有Hl，H2，H3 ; 11-凝結(jié)水稱重監(jiān)測接口； 12-外設(shè)真空泵控制接口 “PUMP”; 13-散熱孔“Radiator”、14-SD卡插孔，15-控制按鍵的四個“▲、▼、鵪>”上下左右的方向?qū)Ш芥I；16- “0K”確認(rèn)鍵；17- “BACK”返回(或取消)鍵；18- “ZERO”清零鍵;19_串口接口。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。實施例I :本發(fā)明的一種石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀，監(jiān)測儀外觀結(jié)構(gòu)如圖1、2所示， 所述的監(jiān)測儀系統(tǒng)由監(jiān)測儀的機箱盒I、箱盒蓋3、鉸鏈5、機箱提手6和機箱盒內(nèi)的電路模塊組成；所述的鉸鏈5連接機箱盒I與箱盒蓋3，箱盒蓋3的內(nèi)側(cè)設(shè)有柔軟的盒蓋墊4，可以起到保護機箱盒上操作面板2的作用。所述的機箱盒內(nèi)安裝有電源模塊、溫度傳感器模塊，濕度傳感器模塊，凝結(jié)水稱重傳感器模塊，數(shù)據(jù)采樣模塊，中央處理模塊，時鐘模塊，液晶顯示模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊，用戶控制接口模塊以及數(shù)據(jù)通信接口模塊，所述的各模塊集成在一塊電路板上；機箱盒上設(shè)有操作面板2，操作面板上設(shè)有電源接口與開關(guān)7，液晶顯示窗口 8、3個溫度監(jiān)測9，分別為T1，T2，T3接口 ；3個濕度監(jiān)測接口 10，分別為Hl，Η2，Η3接口 ；1個凝結(jié)水稱重監(jiān)測接口 11，外設(shè)真空泵控制接口 12，散熱孔13，SD卡插孔14，串口接口 19;還設(shè)有7個控制按鍵，分別是控制按鍵的四個“▲、▼、<、 ”上下左右的方向?qū)Ш芥I15，“0Κ”確認(rèn)鍵16，“BACK”返回(或取消)17，“ZERO”清零鍵18。整個監(jiān)測儀的控制操作主要是通過7個控制按鍵來實現(xiàn)。儀器使用者可通過這7個按鍵對儀器進行具體的實驗操作，如瀏覽不同界面，對儀器系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進行設(shè)置，如時間設(shè)置，存儲時間設(shè)置，以及實施監(jiān)控等操作，其中“清零”鍵主要用于在凝結(jié)水稱重過程中的設(shè)置除皮清零。操作面板上的“SD卡插孔”用于監(jiān)測時插入SD卡存儲設(shè)備，以便存取實驗相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)；“串口接口” 用于儀器與計算機進行實驗數(shù)據(jù)通信；所述的溫度、濕度、稱重傳感器，外設(shè)真空泵控制接口均采用高質(zhì)量航空插頭與儀器進行連接，監(jiān)測完畢，可將各傳感器連接插頭從儀器上取下并保存?zhèn)鞲衅?，以便下次使用，并將監(jiān)測儀箱盒蓋蓋好，確保監(jiān)測儀安全。本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀的電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參見圖3的框圖。包括監(jiān)測儀系統(tǒng)和上位機系統(tǒng)。所述的中央處理模塊直接與電源模塊，數(shù)據(jù)采樣模塊，濕度傳感器模塊，時鐘模塊，液晶顯示模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊，用戶控制接口模塊以及數(shù)據(jù)通信接口模塊相連接， 中央處理模塊還間接與溫度傳感器模塊，稱重傳感器模塊相連接；所述的電源模塊為整個系統(tǒng)的正常工作提供能量保障；所述的凝結(jié)水稱重傳感器模塊、溫度傳感器模塊和濕度傳感器模塊分別用于凝結(jié)水量、溫度和濕度的精確監(jiān)測；數(shù)據(jù)采集模塊用于對模擬檢測信號進行高速準(zhǔn)確的數(shù)字化；所述的中央處理模塊用于整個系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)處理；所述的時鐘模塊用于精確記錄每次測量的具體時間；液晶顯示模塊用于顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)和具體相關(guān)操作界面；數(shù)據(jù)存儲模塊用于對測量數(shù)據(jù)進行存儲；用戶通過用戶控制接口模塊對監(jiān)測儀進行實驗測量的具體操作；數(shù)據(jù)通信模塊用于儀器與計算機之間的通信；所述的上位機系統(tǒng)由通信接口模塊、計算機組成，監(jiān)測儀系統(tǒng)和上位機系統(tǒng)間通過串口接口連接。整個儀器系統(tǒng)設(shè)計采用高性能的電子元件、芯片、傳感器等設(shè)計制作集成電路PCB板，經(jīng)校驗以及定標(biāo)，形成完整的監(jiān)測儀。本發(fā)明電源模塊電路設(shè)計與連接線路圖參見圖4 ;電源模塊采用具有低噪聲、高性能的低壓差線性穩(wěn)壓器LT1086CM系列進行研究設(shè)計，分別設(shè)計了模擬電源和數(shù)字電源， 分別設(shè)有模擬電源為5V，數(shù)字電源有5V和3. 3V電源，用于系統(tǒng)設(shè)計的模擬電路和數(shù)字電路中，為整個系統(tǒng)的正常工作提供能量保障。本發(fā)明的溫度傳感器采用高精度的“三線制”鉬電阻溫度傳感器PT1000，并以惠斯登電橋的方式高靈敏度地實現(xiàn)溫度的監(jiān)測；設(shè)有3個溫度監(jiān)測通道，其接線路圖見圖5。本發(fā)明的濕度傳感器采用高精度的溫濕度一體傳感器SHT75進行設(shè)計，通過中央處理模塊控制，實現(xiàn)了儀器系統(tǒng)高精度的濕度監(jiān)測，也設(shè)有3個監(jiān)測通道，其連接線路圖參見圖6。本發(fā)明的稱重傳感器采用電阻應(yīng)變式稱重傳感器，對儀器系統(tǒng)凝結(jié)水量的精確監(jiān)測，設(shè)計有I個凝結(jié)水稱重傳感器監(jiān)測通道，其電路設(shè)計與連接線路圖參見圖7。本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)采樣模塊采用的是具有超低噪聲的、專用于橋式微小模擬信號轉(zhuǎn)換的24位Α/D轉(zhuǎn)換芯片ADS1234，參見圖8，通過中央處理器控制，實現(xiàn)對三路溫度差分信號、三路濕度信號和一路稱重差分信號的高精度多通道Α/D采樣。本發(fā)明所述的中央處理模塊采用超低功耗的16位單片機MSP430H69進行設(shè)計，
6參見圖9，中央處理模塊通過軟件編程代碼控制實現(xiàn)對高精度的稱重傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器信號的Α/D采樣，并將采樣數(shù)據(jù)和相應(yīng)的監(jiān)測時間自動存儲于系統(tǒng)的SD卡設(shè)備中，同時可通過液晶顯示模塊在操作面板上實時顯示。本發(fā)明中的時鐘模塊采用時鐘芯片DS1302，參見圖10，時鐘模塊用于精確記錄每次實驗參數(shù)所測量的具體時間。本發(fā)明中的液晶顯示模塊設(shè)計參見圖11。本發(fā)明中的用戶控制接口模塊采用參見圖12，圖12中的電阻電容起到硬件濾波消抖作用。本發(fā)明所述的上位機采用C#語言設(shè)計上位機界面，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)在計算機實時顯示并存儲于計算機相應(yīng)硬盤。上位機系統(tǒng)的操作控制界面參見圖13。系統(tǒng)在顯示界面中包括有3個通道溫度、濕度參數(shù)顯示，I個凝結(jié)水量參數(shù)的顯示，在界面的右側(cè)有日期顯示及當(dāng)前時間顯示、波特率、端口、檢測數(shù)據(jù)自動存儲以及具體操作說明窗口。實施例2 :本發(fā)明石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀使用步驟如下(I)根據(jù)具體實驗環(huán)境地點，選擇可進行正常實驗或測量的的平臺，放好儀器箱并打開；(2)將儀器成套配裝的溫度傳感器、濕度傳感器、稱重傳感器以及真空泵接口通過航空插頭分別連接于儀器各自端口；(3)將儀器配套的電源線、串口線與儀器相連；將電源線接入電壓為220V，50Hz市電；(4)將SD卡插入儀器上所標(biāo)定的卡孔(若不插入，則開機后儀器系統(tǒng)在初始化完成后，通過界面顯示內(nèi)容對用戶進行提示)；(5)儀器相關(guān)鏈接一切完成后，撥動電源開關(guān)，儀器開始進入工作狀態(tài)；(6)在計算機上打開運行儀器配套的上位機軟件(若在整個實驗監(jiān)測過程中，不需要使用計算機，則該步驟跳過)；(7) 一切正常后，操作面板上進入開機主顯示界面，通過OK鍵進入下一菜單界面；(8)進入菜單界面后，通過導(dǎo)航鍵和0K，BACK鍵進入“監(jiān)控說明”界面，可具體的了解儀器的具體操作和應(yīng)用等；(9)返回菜單界面，通過四個導(dǎo)航方向鍵和0K、BACK鍵首先進入“時間設(shè)置”界面， 對系統(tǒng)時間進行設(shè)置，若開機后，主界面顯示時間準(zhǔn)確，則該步驟可以跳過；(10)設(shè)置完時間后，返回菜單界面，對儀器系統(tǒng)SD卡存儲時間進行設(shè)置，進入“存儲設(shè)置”界面，通過導(dǎo)航鍵設(shè)置數(shù)據(jù)自動存儲于SD卡的時間間隔，可精確到I分鐘；(11)設(shè)置完成后，返回菜單界面，進入“開始監(jiān)控”界面，通過ZERO鍵，對稱重初始值進行調(diào)零，啟動真空泵，通過真空泵獲取待測樣本凝結(jié)水，通過干燥管中的干燥器吸收， 測量干燥管的重量，從而獲得凝結(jié)水的量。該界面實時顯示各個相關(guān)參數(shù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并自動的將監(jiān)測數(shù)據(jù)按事先設(shè)置好的存儲時間間隔存儲于SD卡中，并將數(shù)據(jù)實時發(fā)送于上位機系統(tǒng)；(12)待具體實驗完成后，通過操作鍵返回到開機顯示界面，并關(guān)閉電源開關(guān)，再依次的從儀器各接口上取下所連接的傳感器插頭或者引線插頭，以及SD卡；(13)蓋好監(jiān)測儀箱盒蓋，并妥善放置監(jiān)測儀。最后要說明的是，本發(fā)明主要應(yīng)用于石窟文物保護及其科學(xué)研究過程中的環(huán)境監(jiān)測，同時也適用于環(huán)境工程領(lǐng)域中的其他實驗應(yīng)用研究，以及相關(guān)實驗教學(xué)等研究。
權(quán)利要求
1.一種石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀，包括監(jiān)測儀系統(tǒng)和上位機系統(tǒng)，其特征在于所述的監(jiān)測儀系統(tǒng)由監(jiān)測儀的機箱盒、箱盒蓋、鉸鏈、機箱提手和機箱盒內(nèi)的電路模塊組成；所述的鉸鏈連接機箱盒與箱盒蓋，所述的機箱盒內(nèi)安裝有電源模塊、溫度傳感器模塊，濕度傳感器模塊，凝結(jié)水稱重傳感器模塊，數(shù)據(jù)采樣模塊，中央處理模塊，時鐘模塊，液晶顯示模塊， 數(shù)據(jù)存儲模塊，用戶控制接口模塊以及數(shù)據(jù)通信接口模塊，所述的各模塊集成在一塊電路板上；機箱盒上設(shè)有操作面板，操作面板上設(shè)有電源接口與開關(guān)，液晶顯示窗口，溫度、濕度、凝結(jié)水稱重監(jiān)測接口，外設(shè)真空泵控制接口，串口接口，還設(shè)有7個控制按鍵，SD卡插孔和散熱孔；所述的溫度、濕度、凝結(jié)水稱重監(jiān)測接口、外設(shè)真空泵控制接口均采用航空插頭與傳感器或真空泵連接；所述的上位機系統(tǒng)由通信接口模塊和計算機組成，監(jiān)測儀系統(tǒng)和上位機系統(tǒng)間通過串口接口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀，其特征在于所述的機箱盒內(nèi)安裝的中央處理模塊直接與電源模塊，數(shù)據(jù)采樣模塊，濕度傳感器模塊，時鐘模塊，液晶顯示模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊，用戶控制接口模塊以及數(shù)據(jù)通信接口模塊相連接，中央處理模塊還間接與溫度傳感器模塊，稱重傳感器模塊相連接；所述的電源模塊為整個系統(tǒng)的正常工作提供能量保障；通過所述的稱重傳感器模塊、溫度傳感器模塊和濕度傳感器模塊分別監(jiān)測溫度、 濕度和凝結(jié)水量；數(shù)據(jù)采集模塊用于將模擬檢測信號數(shù)字化；通過所述的中央處理模塊控制整個系統(tǒng)運行和處理數(shù)據(jù)；通過時鐘模塊記錄每次測量的具體時間；通過液晶顯示模塊顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)和具體相關(guān)操作界面；通過數(shù)據(jù)存儲模塊對測量數(shù)據(jù)進行存儲；通過用戶控制接口模塊對監(jiān)測儀實施實驗測量的具體操作；通過數(shù)據(jù)通信模塊實現(xiàn)儀器與計算機之間的通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀，其特征在于所述的電源模塊采用低壓差線性穩(wěn)壓器LT1086CM系列，分別設(shè)有模擬電源為5V，數(shù)字電源有5V和3. 3V電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀，其特征在于所述的溫度傳感器采用“三線制”的鉬電阻溫度傳感器PT1000，并以惠斯登電橋的方式高靈敏度地實現(xiàn)溫度的監(jiān)測；濕度傳感器采用溫濕度一體傳感器SHT75 ;凝結(jié)水稱重傳感器采用電阻應(yīng)變式稱重傳感器；溫度傳感器和濕度傳感器各設(shè)計有3個通道，凝結(jié)水稱重傳感器設(shè)計有I個通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采樣模塊采用橋式微小模擬信號轉(zhuǎn)換的24位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS1234，所述的中央處理模塊采用超低功耗的16位單片機MSP430H69，通過軟件編程代碼控制實現(xiàn)對稱重傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器信號的A/D采樣，并將采樣數(shù)據(jù)和相應(yīng)的監(jiān)測時間自動存儲于系統(tǒng)的SD卡設(shè)備中，同時可通過液晶顯示模塊在操作面板上實時顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀，其特征在于所述的數(shù)據(jù)存儲模塊采用便攜的SD卡形式。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀，其特征在于所述的時鐘模塊采用時鐘芯片DS1302。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀，其特征在于所述的數(shù)據(jù)通信模塊采用SP202集成芯片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石窟凝結(jié)水環(huán)境監(jiān)測儀，包括監(jiān)測儀和上位機系統(tǒng)，監(jiān)測儀由機箱盒、箱盒蓋、鉸鏈、機箱提手和電路組成；機箱盒內(nèi)電源，溫、濕度、稱重傳感器，數(shù)據(jù)采樣，中央處理，時鐘，液晶顯示，數(shù)據(jù)存儲，用戶控制接口及數(shù)據(jù)通信接口等模塊均集成在一塊電路板上；機箱盒的操作面板上設(shè)有電源接口與開關(guān)，液晶顯示，SD卡插孔、控制按鍵和傳感器接口，真空泵接口，串口，其中傳感器接口和真空泵接口均采用航空插頭；上位機系統(tǒng)由通信接口模塊和計算機組成，監(jiān)測儀和上位機系統(tǒng)間由串口連接。本監(jiān)測儀能準(zhǔn)確測定石窟凝結(jié)水量，掌握凝結(jié)水產(chǎn)生的規(guī)律與形成條件，為石窟文物保護制定相關(guān)的治理方法與措施提供依據(jù)，對保護石窟文物具有重要的意義。
文檔編號G01N5/02GK102590009SQ20121000933
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者葉敦范, 方云, 王西鋒, 胡學(xué)軍, 陳潤明, 韓超 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)