[發明專利]一種帶有溫度檢測的兩線制振弦傳感器及其工作方法

有效

• 申請號: 202110459652.1
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113108734B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 許利凱
• 申請（專利權）人: 河北穩控科技有限公司
• 主分類號: G01B17/04
• 分類號: G01B17/04
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明公開了一種帶有溫度檢測的兩線制振弦傳感器及其工作方法，利用讀數儀向整個傳感器施加直流電阻測量信號，且分別施加兩次相反的測量電壓，根據兩次測量的電阻值變化判斷熱敏電阻的接入方式；利用讀數儀向傳感器施加測頻信號，使鋼弦共振并采集返回的信號，計算出鋼弦自振頻率值；利用熱敏電阻串聯模式或熱敏電阻并聯模式測得熱敏電阻的實時阻值；根據熱敏電阻的實時阻值與實時溫度的轉化公式，計算當前的實時溫度；根據應變校正公式消除環境溫度對頻率測量的影響，并計算鋼弦當前的應變值；本發明通過向振弦傳感器內部線圈串聯熱敏電阻實現了兩線制測頻測溫功能，同時有效排除了線圈電阻、測量線纜電阻隨環境溫度變化而變化的影響。

技術領域

本發明涉及振弦傳感器技術領域，具體涉及一種帶有溫度檢測的兩線制振弦傳感器及其工作方法。

背景技術

振弦式傳感器也叫做鋼弦式傳感器，是目前國內外普遍重視和廣泛應用的一種非電量電測的傳感器。鋼弦式傳感器具有結構簡單、堅固耐用、抗干擾能力強(近距離)、測值可靠、精度與分辨力高和穩定性好等優點；其輸出為頻率信號(一般為mV級正弦波)，廣泛應用于巖土、混凝土、鋼結構工程測試中。

鋼弦和制作振弦傳感器的材料均會受到溫度變化的影響而產生脹縮，故此溫度變化會影響到鋼弦的頻率，而鋼弦的振動頻率會受到環境溫度的影響，必須加以屏蔽消除，否則會嚴重降低傳感器測量精度。

但是現有的振弦傳感器還存在的缺陷如下：

(1)利用熱敏電阻NTC監測實時溫度，熱敏電阻NTC和振弦傳感器本身的數據引出線大多為三線制或者四線制，由于在振弦傳感器的應用過程中，每個傳感器的線纜長度一般為幾十米甚至數百米，線纜往往占整個傳感器成本的30％～70％；

(2)在不明確熱敏電阻的連接方式時，熱敏電阻的計算方式容易出現錯誤。

發明內容

本發明的目的在于提供一種帶有溫度檢測的兩線制振弦傳感器及其工作方法，以解決現有技術中帶有溫度檢測功能的三線制或者四線制振弦傳感器的線纜成本高，在不明確熱敏電阻的連接方式時，熱敏電阻的計算方式容易出現錯誤的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明具體提供下述技術方案：

一種帶有溫度檢測的兩線制振弦傳感器，包括兩端被固定的鋼弦以及靠近所述鋼弦設置的激勵應答線圈，所述激勵應答線圈通過線纜連接有讀數儀，所述激勵應答線圈與讀數儀連接的所述線纜上電性連接有一個用于監測環境溫度的熱敏電阻NTC。

作為本發明的一種優選方案，所述熱敏電阻NTC串聯在所述激勵應答線圈與讀數儀連接的所述線纜上，所述熱敏電阻NTC的兩端并聯有電容，所述激勵應答線圈與所述電容所在的線路形成LC電路，所述熱敏電阻NTC選擇正溫度系數熱敏電阻NTC或負溫度系數熱敏電阻NTC的任一個，所述正溫度系數熱敏電阻NTC的電阻值隨著溫度的增大而增大，所述負溫度系數熱敏電阻NTC的的電阻值隨著溫度的增大而減小。

作為本發明的一種優選方案，所述熱敏電阻NTC的兩端并列在所述激勵應答線圈與讀數儀連接的所述線纜上，且所述線纜與所述讀數儀的連接端分為A端點和B端點。

作為本發明的一種優選方案，所述激勵應答線圈所在的線路并聯有二極管D1，所述熱敏電阻NTC所在的線路并聯有二極管D2，且所述二極管D1和二極管D2的安裝方向相反；

所述熱敏電阻NTC所在的線路連接有用于測量測線電阻的PMOS管，且所述PMOS管串聯有穩壓電阻R0，所述PMOS管和所述穩壓電阻R0的引出端分別與所述熱敏電阻NTC和所述二極管D2的引出端并聯；

所述熱敏電阻NTC與所述二極管D2之間設有參考電壓芯片，且所述參考電壓芯片產生的電壓為VREF，所述PMOS管的開關電壓為VGS。