一种舞台吊杆高度监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及光栅传感器领域，提供一种舞台吊杆高度监测系统，包括声波接收单元、声波发射单元以及光纤光栅传感器，所述声波发射单元由依次连接的单片机、发射驱动电路、定向发射换能器组成，所述声波接收单元由悬臂梁、外壳和安装在外壳上带有滤网的外盖组成，所述悬臂梁上设有光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器与光纤光栅解调仪相连，光纤光栅解调仪与计算机相连，所述定向发射换能器和声波接收单元均固定于吊杆上。本实用新型专利技术结构简单，使用方便，能够对舞台吊杆高度进行实时精确监测。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光栅传感器领域，具体的说是一种舞台吊杆高度监测系统，用于实时监测吊杆的高度。
技术介绍
舞台吊杆是舞台上用于悬挂灯光、幕布、场景、演出吊架、特种表演器材的一种升降设备。根据舞台布景要求，单根吊杆必须准确地升降到确定高度(而且吊杆左右一致)，多根吊杆必须相互协同高度，才能最大限度地为舞台效果服务。在舞台演出中，往往要求对多根吊杆同时进行操作，由于场间转换时间紧迫，目测空间狭小，操作难度极高，准确度难以保证，这就要求专利技术一种舞台吊杆高度实时监测装置，为舞台吊杆高度自动化操作提供技术保障。现有的吊杆高度监测方法主要有两种：一是利用多圈电位器，通过减速齿轮安装在吊杆减速机的输出轴上，这种监测装置虽然价格便宜，但检测精度较低，误差大，误差高达5～10cm；二是利用旋转编码器监测，但该设备价格昂贵，且与其配套的采集设备性能要求较高，采集设备的价格也比较高，从而增加了整个监测系统的制造成本。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种舞台吊杆高度监测系统，能够对舞台吊杆高度进行实时精确监测，其结构简单，使用方便。本技术的目的是通过如下技术措施来实现的：一种舞台吊杆高度监测系统，包括声波接收单元、声波发射单元以及光纤光栅传感器，所述声波发射单元由依次连接的单片机、发射驱动电路、定向发射换能器组成，所述声波接收单元由悬臂梁、外壳和安装在外壳上带有滤网的外盖组成，所述悬臂梁上设有光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器与光纤光栅解调仪相连，光纤光栅解调仪与计算机相连，所述定向发射换能器和声波接收单元均固定于吊杆上。在上述技术方案中，所述光纤光栅传感器包括光纤和Bragg光栅，所述Bragg光栅布置于光纤上，所述光纤均匀贴合在悬臂梁上。在上述技术方案中，该系统包括预警装置，所述预警装置与计算机相连。本技术舞台吊杆高度监测系统与现有技术相比具有以下优点：（1）利用声呐系统对舞台吊杆高度进行实时监测；（2）能够实现吊杆左右位置的一致化；（3）利用光纤光栅传感器减小误差，同时光纤光栅传声器还可以屏蔽外来干扰；（4）可以实现集成控制，通过误差校核，确保各吊杆高度测高一致；（5）安装方便，使用简单。附图说明图1为本技术的安装示意图。图2为本技术中声波接收单元的示意图。图3为本技术中悬臂梁部分的俯视图。图4为本技术的工作原理图。图5为本技术的工作方法流程图。其中：1.吊杆，2. 定向发射换能器，3. 声波接收单元，4. 外壳，5. 带有滤网的外盖，6. 悬臂梁，7.光纤，8.Bragg光栅。具体实施方式下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1、2、3所示，本实施例提供一种舞台吊杆高度监测系统，包括声波接收单元、声波发射单元以及光纤光栅传感器，所述声波发射单元由依次连接的单片机、发射驱动电路、定向发射换能器组成，所述声波接收单元由悬臂梁、外壳和安装在外壳上带有滤网的外盖组成，所述悬臂梁上设有光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器与光纤光栅解调仪相连，光纤光栅解调仪与计算机相连，所述定向发射换能器和声波接收单元均固定于吊杆上。在定向发射换能器的两边安装有声波接收单元，同时定向发射换能器在发射时，声波接收单元不工作，在定向发射换能器发射后，间隔一段时间，声波接收单元才开始工作。在上述实施例中，所述光纤光栅传感器包括光纤和Bragg光栅，所述Bragg光栅布置于光纤上，所述光纤均匀贴合在悬臂梁上。在上述实施例中，该系统包括预警装置，所述预警装置与计算机相连。使用时，如图4、5所示，本技术舞台吊杆高度监测系统的具体工作流程如下：（1）开始工作时，计算机对单片机发射开始工作信号，单片机接受到开始工作信号后，进行初始化，使其满足发射一定时间长度t1的100Hz的正脉冲的要求；（2）在单片机开始发射脉冲的同时向计算机发射脉冲开始信号；当脉冲信号达到一定的时间后，单片机停止发射；（3）在发射驱动电路接受到单片机发射的脉冲信号后，对脉冲信号进行功率放大，使其驱动固定在吊杆上的定向发射换能器发射定向舞台台面的声波；（4）舞台台面反射声波，引起固定在吊杆上的的接收单元的悬臂梁振动，从而引起贴合在悬臂梁上的光纤中光的波长变化；（5）计算机接受到脉冲开始信号后，开始计时，当时间为，Smin为最小的测量高度时，启动光纤光栅解调仪；（6）光纤光栅解调仪将波长信号转化为数字信号，送入计算机中；（7）计算机对送入的数字信号转换成应变值，同时采用中心频率为100Hz的数字滤波器，对转化后的应变值进行滤波处理；（8）对滤波后的信号进行判断，判断其是否超过阈值并持续一定时间，持续一定时间是为了用于判断，信号的可靠性，判断其是100Hz的脉冲信号，而不是干扰信号，如果没有满足要求，则继续重复(7)中的操作；（9）如果满足，则停止计时，得到计时的时间t3；高度。本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种舞台吊杆高度监测系统，其特征是：包括声波接收单元、声波发射单元以及光纤光栅传感器，所述声波发射单元由依次连接的单片机、发射驱动电路、定向发射换能器组成，所述声波接收单元由悬臂梁、外壳和安装在外壳上带有滤网的外盖组成，所述悬臂梁上设有光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器与光纤光栅解调仪相连，光纤光栅解调仪与计算机相连，所述定向发射换能器和声波接收单元均固定于吊杆上。

【技术特征摘要】
1.一种舞台吊杆高度监测系统，其特征是：包括声波接收单元、声波发射单元以及光纤光栅传感器，所述声波发射单元由依次连接的单片机、发射驱动电路、定向发射换能器组成，所述声波接收单元由悬臂梁、外壳和安装在外壳上带有滤网的外盖组成，所述悬臂梁上设有光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器与光纤光栅解调仪相连，光纤光栅解调仪与计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汉熙，陶雨庭，郑晓钧，胡佳文，肖乐，沈任斌，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42