[發明專利]一種基于時分復用的雙振弦式應變計及其工作方法

有效

• 申請號: 201911370875.X
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN110986839B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 傅攀峰;姚博彬;王立新;李儲軍;甘文娟;汪珂
• 申請（專利權）人: 長安大學;中鐵第一勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G01B17/04
• 分類號: G01B17/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

本發明公開了一種基于時分復用的雙振弦式應變計及其工作方法，第一振弦固定于第三固定裝置與第二固定裝置之間，第二振弦固定于第二固定裝置與第一固定裝置之間；第一激振電磁線圈纏繞于第一振弦上，第二激振電磁線圈纏繞于第二振弦上，激勵產生和控制模塊通過延時模塊與第一激振電磁線圈及第二激振電磁線圈分別相連接。在激勵和控制模塊的作用下，采用時分復用的工作方法，結合各工作模塊使得兩個振弦交替工作，提高應變采樣頻率。通過振動信號的相關性處理，使應變計具有測量精度高、采樣頻率高、抗干擾能力強及數據采集可靠的特點。

技術領域

本發明涉及一種雙振弦式應變計及其工作方法，具體涉及一種基于時分復用的雙振弦式應變計及其工作方法。

背景技術

結構的應力應變測試是工程人員了解結構受力狀態、保證結構安全以及進行結構設計優化的一個重要的環節。振弦式應變計輸出的信號是頻率，且具有抗干擾性好、結構簡單可靠、準確度高、重復性好、長期穩定性好等特點。由于振弦式應變計需要長期埋在結構內部，而且工作環境較為復雜，很難保證長期有效工作；另一方面，在實際應用過程中，其測量精度會受到測量時間的選取、環境溫度及外來振動的干擾影響，導致數據的有效性降低。

振弦式應變計頻率測量采用的是激振-拾振的工作方式，分為激振和拾振兩個環節。傳統的單振弦式應變計先激振，后拾振，二者之間有空閑時間。時分復用技術是將不同的信號交織在不同的時間段內，可以在同一個信道傳輸，能夠實現同一信道傳輸多路信號。基于時分復用原理，通過延時模塊實現在激振和拾振的空閑時間段中插入其他振弦的激振(拾振)實現時分復用，能夠在相同的時間段內，有效提高測量頻率。

發明內容

本發明的目的在于克服傳統單振弦應變計現有技術的缺點，提供了一種基于時分復用的雙振弦式應變計及其工作方法，該應變計及其工作方法能夠實現分時復用，且具有測量精度高、采樣頻率高、抗干擾能力強及數據采集可靠的特點。

為達到上述目的，本發明所述的基于時分復用的雙振弦式應變計包括第一固定裝置、第二固定裝置、第三固定裝置、第一振弦、第二振弦、第一激振電磁線圈及第二激振電磁線圈，激勵產生和控制模塊及延時模塊；

第一振弦固定于第三固定裝置與第二固定裝置之間，第二振弦固定于第二固定裝置與第一固定裝置之間；第一激振電磁線圈纏繞于第一振弦上，第二激振電磁線圈纏繞于第二振弦上，激勵產生和控制模塊通過延時模塊與第一激振電磁線圈及第二激振電磁線圈分別相連接。

第一振弦與第二振弦的形狀相同、材質相同、彈性模量相同。

第一振弦與第二振弦采用串聯的連接方式。

延時模塊的延時時間與第一振弦的長度成正比。

激勵產生和控制模塊產生的激勵通過延時模塊后對第一激振電磁線圈及第二激振電磁線圈進行激振。

本發明所述的基于時分復用的雙振弦式應變計的工作方法包括以下步驟：

1)激勵產生和控制模塊產生激勵信號；

2)激勵信號通過延時模塊延時后分別觸發第一激振電磁線圈及第二激振電磁線圈，分別對第一振弦與第二振弦進行激振，其中，當第一振弦達到自由振動狀態時，對第二振弦進行激振，當第二振弦處于自由振動狀態時，第一振弦處于拾振狀態，此時第一激振線圈作為拾振線圈采集第一振弦的振動信號，第一振弦拾振結束后，第二振弦進入拾振狀態，利用第二激振電磁線圈拾取第二振弦的振動信號；

3)第一振弦的振動信號及第二振弦的振動信號由第一激振電磁線圈及第二激振電磁線圈拾取后經拾振電路處理，得第一頻率信號及第二頻率信號；

4)根據第一頻率信號與第二頻率信號的差異，得反饋信號，然后根據所述反饋信號控制激勵信號的產生及輸出，同時對延時模塊進行調整，使得第一振弦與第二振弦分時協調工作。

本發明具有以下有益效果：