[實用新型]數字式微波微位移測量器

無效

• 申請號: 200720124282.1
• 申請日: 2007-05-18
• 公開（公告）號: CN201035143Y
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 曾浩;劉玲;譚曉衡;曹海林;李勇明;楊力生
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01S13/36
• 分類號: G01S13/36;G01S17/36
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所
• 代理人: 郭云

技術領域

本實用新型屬于位移測量領域，具體地說，涉及一種對大型建筑、山體、河道、大壩微量位移進行監測的數字式微波微位移測量器。

背景技術

大型水庫的庫岸邊坡，山區公路、鐵路邊坡有危巖、滑坡、地裂等地質災害。橋梁、大壩、高樓等大型建筑會發生微位移、微變形，微量位移是危險報警的主要檢測參數。在目前微位移的監測技術中，如圖1所示：有一種專利號為200310113925的微位移測量技術，并用該技術設計有TWY-100型高精度微位移測量儀，該測量儀采用差分雙頻載波比相測量技術，是一套模擬測量系統，該系統包括振蕩器、第一、第二混頻器、振蕩源、第一、第二高頻濾波器、放大器、發射天線、反射器、接收天線、低噪聲放大器、中頻放大器、鑒相器、計數器和電平指針，其中所述振蕩源發出高頻振蕩信號給第一、第二混頻器，所述第一混頻器還接收振蕩器發出的中頻振蕩信號，第一混頻器對高頻和中頻振蕩信號混頻后，經所述第一高頻濾波器發送給放大器，由放大器放大后，再發送信號給所述發射天線輻射到所述反射器上，反射器將信號反射到所述接收天線后，再傳送給所述低噪聲放大器，低噪聲放大器再發送信號給所述第二混頻器，由第二高頻濾波器濾波后，發送給所述第二混頻器，第二混頻器再發送給所述中頻放大器，所述中頻放大器和振蕩器輸出信號給鑒相器，鑒相器再進行線性鑒相，并分別發送給計數器計數，發送給電平指針顯示。

其缺點是：鑒相器采樣模擬乘法器，由此得到的鑒相曲線是正弦鑒相器，而不是完全的線性鑒相器，從而降低了測量精度；系統需要存儲開機和測量兩個不同時刻的收發信號相位差值，這用模擬電路實現電路非常復雜；儀器雖然記錄了各個時刻相位差，但需要操作人員介入才能得到位移值。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種數字式微波微位移測量器，能進行完全的線性鑒相，不需要操作人員介入就能得到位移值。

為達到上述目的，本實用新型是一種數字式微波微位移測量器，包括振蕩器、第一、第二混頻器、振蕩源、第一、第二高頻濾波器、放大器、發射天線、反射器、接收天線、低噪聲放大器和中頻放大器，其中所述振蕩源發出高頻振蕩信號給第一、第二混頻器，所述第一混頻器還接收振蕩器發出的中頻振蕩信號，第一混頻器對高頻和中頻振蕩信號混頻后，經所述第一高頻濾波器發送給放大器，由放大器放大后，再發送信號給所述發射天線輻射到所述反射器上，反射器將信號反射到所述接收天線后，再傳送給所述低噪聲放大器，低噪聲放大器再發送信號給所述第二混頻器，由第二高頻濾波器濾波后，發送給所述第二混頻器，第二混頻器再發送給所述中頻放大器，其關鍵在于：所述中頻放大器輸出信號給過零比較電路，該過零比較電路輸出時鐘信號給模數轉換電路，該模數轉換電路還接收所述振蕩器的中頻振蕩信號，并發出數字信號給數字信號處理電路，該數字信號處理電路輸出數據交顯示器顯示。

所述振蕩器與模數轉換電路之間連接有耦合電路，該耦合電路由運算放大器U1、放大電阻R1、R3、濾波電阻R2和濾波電容C1組成，其中運算放大器U1設置有輸入端IN接收所述振蕩器的振蕩信號，該運算放大器U1的反相輸入端串接放大電阻R3后接地，該運算放大器U1的反相輸入端與輸出端OUT之間串接所述放大電阻R1，所述輸出端OUT串接所述濾波電阻R2后，再與濾波電容C1的一端連接，濾波電容C1的另一端與所述模數轉換電路連接。

所述模數轉換電路為A/D模塊U2，所述過零比較電路為過零比較器U2，其中過零比較器U2的輸入端IN+接收所述中頻放大器的輸出信號，過零比較器U2的信號端Q輸出信號給所述A/D模塊U2的時鐘輸入端CLK，該A/D模塊U2的輸出端輸出數字信號給所述數字信號處理器U4的信號接收端。

所述數字信號處理電路為數字信號處理器U4，其數字輸出端D0～D7控制所述顯示器的顯示，該顯示器為LED顯示器。

根據單頻微波反射測量原理，振蕩器發出發射信號s(t)給過耦合電路，而中頻放大器發出接收信號r(t)給過零比較電路，二者在開機時刻相位差為，測量時刻相位差為φ，則位移值可以表示為

從表達式看出，系統必須得到信號s(t)和r(t)在開機時刻的相位差和測量時刻相位差φ，才可以得到位移值。這一方面需要一個線性鑒相器，同時也需要對兩個時刻相位差進行存儲，才能計算位移量。