[發明專利]振弦式數據采集系統及方法

有效

• 申請號: 201110274341.4
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102426052A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 雷輝;徐闖;彭堂
• 申請（專利權）人: 重慶恩菲斯軟件有限公司
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06;G01N29/14
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所 50211
• 代理人: 郭云

技術領域

本發明涉及一種傳感器采集裝置，尤其是涉及一種振弦式數據采集系統及方法。?

背景技術

隨著各種道路、橋梁、水利等各種工程建設的不斷發展，工程安全的引起了人們越來越多的關注和重視，而安全監測與預警無疑在其中有著舉足輕重的地位，傳統的數據采集裝置所采用的激振方式一般為高壓撥弦激振和低壓掃頻激振兩種方式，但這兩種撥弦激振方式都有很大的局限性。高壓撥弦激振方式具有傳感器鋼弦振動持續時間短，信號不易拾取，測量精度差，且易使傳感器鋼弦老化而使傳感器失效的缺點。而低壓掃頻激振方式雖然保護了鋼弦，但其一般都是由頻率下限掃到頻率上限的連續脈沖去激振，因而激振周期和測試周期都比較長。?

發明內容

本發明的目的是提供一種采用低壓尋頻激振方式的振弦式數據采集器，即采集器施加接近振弦式傳感器的低壓頻率到傳感器上，從而使傳感器剛弦產生振蕩；?

本發明的另一目的是提供一種采用低壓尋頻激振方式的振弦式數據采集方法。

為了實現上述目的，本發明提供了一種振弦式數據采集系統，包括振弦式傳感器、通道選擇電路、激振電路、拾振電路、電源管理電路和處理器，所述振弦式傳感器將振蕩信號發送給所述通道選擇電路，所述通道選擇電路將振弦式傳感器的振蕩信號傳遞給拾振電路，所述激振電路產生脈沖信號通過通道選擇電路激振振弦式傳感器的鋼弦，所述拾振電路對振蕩頻率值進行放大整形處理，所述處理器產生初試激振頻率控制字，所述處理器接收并計算輸出頻率值，所述振弦式數據采集系統還包括FPGA（Field－Programmable?Gate?Array，現場可編程門陣列）電路，處理器產生并發送初試激振頻率控制字給FPGA電路，FPGA電路將該初試激振頻率控制字轉換成其對應的數字離散信號，所述FPGA電路產生的數字離散信號經過激振電路轉換成正弦模擬信號后通過所述激振電路的濾波器回到所述FPGA電路，所述FPGA電路對該正弦模擬信號整形后控制所述激振電路產生脈沖信號；所述FPGA電路采樣拾振電路的輸出頻率值并傳遞給處理器。?

所述振弦式數據采集器還包括電阻型溫度傳感器，所述電阻型溫度傳感器用于監測振弦式傳感器的溫度，所述振弦式傳感器傳送信號給電阻型溫度傳感器，所述電阻型溫度傳感器將差分信號傳送給通道選擇電路，能夠有效的監測振弦式傳感器的告警。?

所述振弦式數據采集器在所述通道選擇電路與FPGA電路之間設置有電阻-頻率轉換電路，所述通道選擇電路將電阻型溫度傳感器發出的差分信號傳送給電阻—頻率轉換電路，所述電阻—頻率轉換電路將產生的波形送入FPGA電路，所述FPGA電路產生該波形的輸出頻率值并將輸出頻率值送入處理器。?

所述振弦式數據采集器還包括內置溫度傳感電路，還包括內置溫度傳感電路，所述內置溫度傳感電路用于監測所述振弦式數據采集器的溫度，并將監測數據傳送給處理器，能夠有效的監測本/發明自身的告警。?

所述振弦式數據采集器還包括電源電壓告警電路，當設備的電源電壓低于預設值時，所述電源電壓告警電路發送電平信號給處理器，能夠有效的監測本發明自身的告警。?

所述振弦式數據采集器在振弦式傳感器與通道選擇電路之間設置有防雷保護電路，所述防雷保護電路主要由放電管、壓敏電阻和防瞬態電壓抑制器組成，所述防雷保護電路用于保護所述振弦式數據采集器不被雷電擊壞，使得本發明更加安全。?

本發明還提供一種基于振弦式數據采集系統的數據采集方法，所述激振電路產生脈沖信號激振振弦式傳感器的剛弦，振弦式傳感器產生的振蕩信號通過所述通道選擇電路傳送到拾振電路，處理器讀出頻率值，還包括以下步驟：?

A1、所述處理器產生初試頻率控制字并發送給FPGA電路；

A2、所述FPGA電路把初試頻率控制字轉換成該初試頻率控制字所對應的數字離散信號；

A3、所述激振電路將FPGA電路產生的數字離散信號轉換成正弦模擬信號；

A4、所述激振電路對正弦模擬信號進行濾波處理后發送給FPGA電路；

A5、所述FPGA電路對濾波后的正弦模擬信號進行整形，然后發送給激振電路；

A6、所述拾振電路將該振蕩信號進行放大、整形后傳送給FPGA電路；

A7、所述FPGA電路發送輸出頻率值給處理器；?

A8、根據處理器讀出的頻率值，處理器生成相應的頻率控制字并將該頻率控制字發送給FPGA電路；

A9、處理器判斷是否需要再次激振的步驟。