多功能振弦式傳感器全自動采集儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種傳感器采集裝置，尤其涉及一種多功能振弦式傳感器全自動采集儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著建筑、道路、橋梁、水利等各建筑工程領(lǐng)域的不斷發(fā)展，工程安全成了未來發(fā)展的重點關(guān)注和重視的領(lǐng)域。而安全檢測及監(jiān)測以及由此提供的預(yù)警信息無疑是未來發(fā)展的重中之重。
[0003]傳統(tǒng)的振弦式數(shù)據(jù)采集裝置主要采用高壓撥弦激勵以及全頻段低壓掃頻激勵兩種方式，但這兩種傳統(tǒng)的激勵方式都有其局限性，無法用一種儀器裝置適用所有振弦式傳感器。
[0004]高壓撥弦激勵方式的缺點有:振動持續(xù)時間短，信號不易采集，測量精度低，易使傳感器鋼弦老化而使傳感器失效，并且高壓會產(chǎn)生使用過程中的危險。
[0005]全頻段低壓掃頻激勵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(xù)脈沖去激勵，因而激振周期和測試周期都比較長，而且對于低頻傳感器無法解決三次諧波問題。
[0006]對于不同傳感器適用不同電壓激勵的問題，上述兩種方法也都無法解決。
[0007]現(xiàn)有的兩種采集裝置都必須依賴上位機軟件才能實現(xiàn)連續(xù)采集，工作效率較低。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的:提供一種多功能振弦式傳感器全自動采集儀，是一種采用可調(diào)激勵電壓的、可調(diào)掃頻范圍的、不依賴上位機可獨立實現(xiàn)自動檢索傳感器接入通道的、適用于幾乎所有振弦式傳感器的自動化采集儀器。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是:
[0010]一種多功能振弦式傳感器全自動采集儀，包括振弦式傳感器、電阻式溫度傳感器、防雷防電涌保護器、光耦隔離器、通道選擇器、激勵電壓選擇器、激振器、信號調(diào)理放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、拾振器、ARM設(shè)備、隔離器和存儲器連接成的采集儀本體及電源管理器；所述的振弦式傳感器及電阻式溫度傳感器的輸出端分別與所述的防雷防電涌保護器的輸入端雙向連接，所述的防雷防電涌保護器的輸出端與所述的光耦隔離器的輸入端雙向連接，所述的光耦隔離器的輸出端與所述的通道選擇器的輸入端雙向連接；所述的ARM設(shè)備的輸出端與所述的激振器的輸入端連接，所述的激振器的輸出端與所述的激勵電壓選擇器的輸入端連接，所述的激勵電壓選擇器的輸出端與所述的通道選擇器的輸入端連接；所述的通道選擇器的輸出端與所述的拾振器的輸入端連接，所述的拾振器的輸出端與所述的信號調(diào)理放大器的輸入端連接，所述的信號調(diào)理放大器的輸出端與所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述的ARM設(shè)備的輸入端連接；所述的ARM設(shè)備的輸出端與所述的存儲器的輸入端連接，所述的存儲器的輸出端與所述的隔離器連接；所述的電源管理器連接在所述的采集儀本體上。
[0011]上述的多功能振弦式傳感器全自動采集儀，其中，還包括恒流源及電阻電壓轉(zhuǎn)換器，所述的恒流源的輸出端與所述的通道選擇器的輸入端連接，所述的通道選擇器的輸出端與所述的電阻電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述的電阻電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述的ARM設(shè)備的輸入端連接。
[0012]上述的多功能振弦式傳感器全自動采集儀，其中，所述的隔離器的輸出端外接上位機。
[0013]上述的多功能振弦式傳感器全自動采集儀，其中，防雷防電涌保護器由二極管組成。
[0014]上述的多功能振弦式傳感器全自動采集儀，其中，還包括看門狗，所述的看門狗與所述的ARM設(shè)備雙向連接。
[0015]本實用新型只需一次采集過程(2次逐次逼近的掃頻激勵)即可采集到精確頻率值并自動生成此頻率值的精度，有效提高了采集效率和采樣精度；可以自動檢索已接入傳感器，自動開始采集，可以不通過上位機控制實現(xiàn)自動采集記錄，簡化了采集流程，提高了適用情況；各通道之間以及各通道的溫度傳感器和振弦傳感器之間均采用光耦隔離，保證相互獨立工作，不會受到互相影響；防雷防電涌電路有效提高了儀器的適用環(huán)境，更加適用于野外惡劣條件下的長期監(jiān)測；掃頻范圍、激勵電壓可以自由選擇，大大提高了儀器對于不同傳感器的兼容性，可應(yīng)對市面上幾乎所有不同類型的振弦式傳感器。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型多功能振弦式傳感器全自動采集儀的連接框圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的實施例。
[0018]請參見附圖1所示，一種多功能振弦式傳感器全自動采集儀，包括振弦式傳感器1、電阻式溫度傳感器2、防雷防電涌保護器3、光耦隔離器4、通道選擇器5、激勵電壓選擇器
6、激振器7、信號調(diào)理放大器8、模數(shù)轉(zhuǎn)換器9、拾振器10、ARM設(shè)備13、485隔離器14和存儲器15連接成的采集儀本體及電源管理器17 ;所述的振弦式傳感器I及電阻式溫度傳感器2的輸出端分別與所述的防雷防電涌保護器3的輸入端雙向連接，所述的防雷防電涌保護器3的輸出端與所述的光耦隔離器4的輸入端雙向連接，所述的光耦隔離器4的輸出端與所述的通道選擇器5的輸入端雙向連接；所述的ARM設(shè)備13的輸出端與所述的激振器7的輸入端連接，所述的激振器7的輸出端與所述的激勵電壓選擇器6的輸入端連接，所述的激勵電壓選擇器6的輸出端與所述的通道選擇器5的輸入端連接；所述的通道選擇器5的輸出端與所述的拾振器10的輸入端連接，所述的拾振器10的輸出端與所述的信號調(diào)理放大器8的輸入端連接，所述的信號調(diào)理放大器8的輸出端與所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器9的輸入端連接，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器9的輸出端與所述的ARM設(shè)備13的輸入端連接；所述的ARM設(shè)備13的輸出端與所述的存儲器15的輸入端連接，所述的存儲器15的輸出端與所述的485隔離器14連接；所述的電源管理器17連接在所述的采集儀本體上。
[0019]還包括恒流源11及電阻電壓轉(zhuǎn)換器12，所述的恒流源11的輸出端與所述的通道選擇器5的輸入端連接，所述的通道選擇器5的輸出端與所述的電阻電壓轉(zhuǎn)換器12的輸入端連接，所述的電阻電壓轉(zhuǎn)換器12的輸出端與所述的ARM設(shè)備13的輸入端連接。
[0020]所述的485隔離器14的輸出端外接上位機。
[0021]防雷防電涌保護器3由二極管組成，可以對雷電、電涌形成瞬態(tài)保護，使所述的采集儀本體可以適應(yīng)惡劣環(huán)境。
[0022]還包括看門狗16，所述的看門狗16與所述的ARM設(shè)備13雙向連接，可以在ARM設(shè)備13緩存擁堵、假死時自動復(fù)位，保證采集儀本體長時間連續(xù)工作，而不出現(xiàn)宕機。
[0023]ARM設(shè)備13檢索各通道傳感器接入情況后，通過激振器7將激勵電壓選擇器6輸出的激勵電壓發(fā)送給接入的振弦式傳感器I。振弦式傳感器I將反饋的振蕩信號經(jīng)過防雷防電涌保護器3、光耦隔離器4發(fā)送給通道選擇器5，通道選擇器5將振蕩信號發(fā)送給拾振器10，通過信號調(diào)理放大器8及模數(shù)轉(zhuǎn)換器9將放大整型過的振蕩信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后發(fā)送給ARM設(shè)備13，ARM設(shè)備13根據(jù)本次獲得的頻率值進而縮小激勵掃頻范圍后進行二次激勵，計算兩次測得頻率的方差后選擇最優(yōu)解，存儲進存儲器15，并經(jīng)過485隔離電路14輸出給上位機。
[0024]同時，ARM設(shè)備13檢索各通道傳感器接入情況后，通過恒流源11及電阻電壓轉(zhuǎn)換電路12測得電阻式溫度傳感器2輸出電壓值，發(fā)送給ARM設(shè)備13。ARM設(shè)備13將電壓值轉(zhuǎn)換成電阻值(溫度值)存儲進存儲器15，并經(jīng)過485隔離電路14輸出給上位機。
[0025]綜上所述，本實用新型只需一次采集過程(2次逐次逼近的掃頻激勵)即可采集到精確頻率值并自動生成此頻率值的精度，有效提高了采集效率和采樣精度；可以自動檢索已接入傳感器，自動開始采集，可以不通過上位機控制實現(xiàn)自動采集記錄，簡化了采集流程，提高了適用情況；各通道之間以及各通道的溫度傳感器和振弦傳感器之間均采用光耦隔離，保證相互獨立工作，不會受到互相影響；防雷防電涌電路有效提高了儀器的適用環(huán)境，更加適用于野外惡劣條件下的長期監(jiān)測；掃頻范圍、激勵電壓可以自由選擇，大大提高了儀器對于不同傳感器的兼容性，可應(yīng)對市面上幾乎所有不同類型的振弦式傳感器。
[0026]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運用附屬在其他相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種多功能振弦式傳感器全自動采集儀，其特征在于:包括振弦式傳感器、電阻式溫度傳感器、防雷防電涌保護器、光耦隔離器、通道選擇器、激勵電壓選擇器、激振器、信號調(diào)理放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、拾振器、ARM設(shè)備、隔離器和存儲器連接成的采集儀本體及電源管理器；所述的振弦式傳感器及電阻式溫度傳感器的輸出端分別與所述的防雷防電涌保護器的輸入端雙向連接，所述的防雷防電涌保護器的輸出端與所述的光耦隔離器的輸入端雙向連接，所述的光耦隔離器的輸出端與所述的通道選擇器的輸入端雙向連接；所述的ARM設(shè)備的輸出端與所述的激振器的輸入端連接，所述的激振器的輸出端與所述的激勵電壓選擇器的輸入端連接，所述的激勵電壓選擇器的輸出端與所述的通道選擇器的輸入端連接；所述的通道選擇器的輸出端與所述的拾振器的輸入端連接，所述的拾振器的輸出端與所述的信號調(diào)理放大器的輸入端連接，所述的信號調(diào)理放大器的輸出端與所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述的ARM設(shè)備的輸入端連接；所述的ARM設(shè)備的輸出端與所述的存儲器的輸入端連接，所述的存儲器的輸出端與所述的隔離器連接；所述的電源管理器連接在所述的采集儀本體上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能振弦式傳感器全自動采集儀，其特征在于:還包括恒流源及電阻電壓轉(zhuǎn)換器，所述的恒流源的輸出端與所述的通道選擇器的輸入端連接，所述的通道選擇器的輸出端與所述的電阻電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述的電阻電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述的ARM設(shè)備的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能振弦式傳感器全自動采集儀，其特征在于:所述的隔離器的輸出端外接上位機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能振弦式傳感器全自動采集儀，其特征在于:防雷防電涌保護器由二極管組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能振弦式傳感器全自動采集儀，其特征在于:還包括看門狗，所述的看門狗與所述的ARM設(shè)備雙向連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種多功能振弦式傳感器全自動采集儀，包括振弦式傳感器、電阻式溫度傳感器、防雷防電涌保護器、光耦隔離器、通道選擇器、激勵電壓選擇器、激振器、信號調(diào)理放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、拾振器、ARM設(shè)備、隔離器和存儲器連接成的采集儀本體及電源管理器；電源管理器連接在采集儀本體上。本實用新型是一種采用可調(diào)激勵電壓的、可調(diào)掃頻范圍的、不依賴上位機可獨立實現(xiàn)自動檢索傳感器接入通道的、適用于幾乎所有振弦式傳感器的自動化采集儀器。
【IPC分類】G01D21-00
【公開號】CN204495375
【申請?zhí)枴緾N201520221860
【發(fā)明人】張少荃, 張韻秋
【申請人】上海同磊土木工程技術(shù)有限公司, 上海漲韻電子科技有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月14日