一种振弦式传感器的信号处理装置及方法制造方法及图纸

公开了一种振弦式传感器的信号处理装置，其集成度高、技术先进、体积小、接口多样，可方便的接入到已有信息化网络，实现从人工测试到全自动无人值守测试的快速转变，同时还可在测量过程中对传感器进行有效性检测、信号质量综合评价，大大降低人工投入和劳动强度、提高了测量效率，降低了振弦传感器的应用难度。其包括探测识别模块、数据采集模块、初步计算模块、精度评定模块、校正计算模块、平滑滤波模块。还有处理方法。

【技术实现步骤摘要】
一种振弦式传感器的信号处理装置及方法
本专利技术属于电子技术和工程监测的
，具体地涉及一种振弦式传感器的信号处理装置及方法。
技术介绍
振弦式传感器也叫做钢弦式传感器，是目前国内外普遍重视和广泛应用的一种非电量电测的传感器。钢弦式传感器具有结构简单、坚固耐用、抗干扰能力强(近距离)、测值可靠、精度与分辨力高和稳定性好等优点。其输出为频率信号(一般为mV级正弦波)，广泛应用于岩土、混凝土、钢结构工程测试中。钢弦式传感器的一般工作原理是：钢弦放置在磁场中，用一定方式对钢弦加以激振后，钢弦将会发生振动，振动的钢弦在磁场中作切割磁力线运动，因此，可在拾振线圈中感应出电势，感应电势(钢弦切割磁力线，在线圈中产生微弱电信号)的频率就是振弦的共振频率。由力学原理可知，钢弦的共振频率与弦线所承受的张力或拉力成线性关系，因此测得钢弦的共振频率即可求出待测钢弦的绷紧程度(张拉应力)，利用这一特性，制作出各式各样的传感器，如压力、位移等，压力或位移的改变导致钢弦绷紧程度发生变化，其共振频率也相应发生改变，测量频率值即可计算出传感器所受的压力或位移值。钢弦的“绷紧”程度即是钢弦的应力状态，钢弦应力与其共振频率满足公式上式中：f：钢弦的频率值L：钢弦长度σ：钢弦所受到的张拉应力ρ：钢弦材料的密度对于已经制作完成的钢弦传感器，钢弦的长度、钢弦材料的密度为已知量，故此，钢弦受到的张拉应力与钢弦共振频率有一一对应关系，张拉应力受到传感器外部环境的影响(如压力)而改变，从而通过频率值即可计算出外部环境的值。这类传感器有两种形式：一种是双线圈，其中一个线圈是激振线圈，激振振弦让钢弦振动起来，另一个是拾振线圈，它是能把振弦的机械振动转换为同频率的感应电动势的装置；另一种是单线圈，这种传感器激振线圈和拾振线圈为同一个线圈，激振和拾振分时进行，先激振，后拾振。单线圈振弦式传感器使用中主要解决两个问题：第一，激振方法，即用什么方法使振弦振起来；第二，拾振方法，包括拾振线圈中的微弱电动势的拾取得到电动势的频率和频率量测量两部分。振弦式读数仪主要解决两个问题：怎样让钢弦振起来以及怎样获取钢弦振起来后产生的频率值。本专利技术要解决的主要问题是对钢弦振起来后产生的信号进行处理。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种振弦式传感器的信号处理装置，其集成度高、技术先进、体积小、接口多样，可方便的接入到已有信息化网络，实现从人工测试到全自动无人值守测试的快速转变，同时还可在测量过程中对传感器进行有效性检测、信号质量综合评价，大大降低人工投入和劳动强度、提高了测量效率，降低了振弦传感器的应用难度。本专利技术的技术解决方案是：这种振弦式传感器的信号处理装置，其包括探测识别模块、数据采集模块、初步计算模块、精度评定模块、校正计算模块、平滑滤波模块；探测识别模块，其配置来在完成传感器激励后指定条件满足时，启动信号幅度探测器，由信号幅度控测器检查正弦波信号峰值是否处于信号幅值上、下限寄存器规定的范围，若是则开始传感器信号采集工作；数据采集模块，其配置来在需要时将信号幅度探测器探测到的数据经由数字通讯接口输出为频谱数据，频谱数据输出时单点数据包含时间数据和幅值数据；初步计算模块，其配置来进行数据剔除、频率初步计算、信号质量评定；精度评定模块，其配置来将实际采样数、信号峰值、信号衰减速率、原始样本质量、计算样本质量、优质采样数量、优质数量比率、干扰信号比率与原始样本质量、计算样本质量共同表征传感器信号质量和测试现场传输线路受干扰的程度；校正计算模块，其配置来对环境温度的影响进行校正，并对时间基准硬件导致温度改变而产生的影响进行校正；平滑滤波模块，其配置来对当前计算得出的温度修正频率值与以往的历史数据做比较。本专利技术通过探测识别模块、数据采集模块、初步计算模块、精度评定模块、校正计算模块、平滑滤波模块来对钢弦振起来后产生的信号进行处理，所以集成度高、技术先进、体积小、接口多样，可方便的接入到已有信息化网络，实现从人工测试到全自动无人值守测试的快速转变，同时还可在测量过程中对传感器进行有效性检测、信号质量综合评价，大大降低人工投入和劳动强度、提高了测量效率，降低了振弦传感器的应用难度。还提供了这种振弦式传感器的信号处理装置的处理方法，该方法包括以下步骤：(1)探测识别：在完成传感器激励后指定条件满足时，启动信号幅度探测器，由信号幅度控测器检查正弦波信号峰值是否处于信号幅值上、下限寄存器规定的范围，若是则开始传感器信号采集工作；(2)数据采集：在需要时将信号幅度探测器探测到的数据经由数字通讯接口输出为频谱数据，频谱数据输出时单点数据包含时间数据和幅值数据；(3)初步计算：进行数据剔除、频率初步计算、信号质量评定；(4)精度评定：将实际采样数、信号峰值、信号衰减速率、原始样本质量、计算样本质量、优质采样数量、优质数量比率、干扰信号比率与原始样本质量、计算样本质量共同表征传感器信号质量和测试现场传输线路受干扰的程度；(5)校正计算：对环境温度的影响进行校正，并对时间基准硬件导致温度改变而产生的影响进行校正；(6)平滑滤波：对当前计算得出的温度修正频率值与以往的历史数据做比较。附图说明图1示出了根据本专利技术的振弦式传感器的信号处理装置的结构示意图。图2示出了根据本专利技术的振弦式传感器的信号处理装置的处理方法的流程图。具体实施方式从图1中可以看出，这种振弦式传感器的信号处理装置，其包括探测识别模块、数据采集模块、初步计算模块、精度评定模块、校正计算模块、平滑滤波模块；探测识别模块，其配置来在完成传感器激励后指定条件满足时，启动信号幅度探测器，由信号幅度控测器检查正弦波信号峰值是否处于信号幅值上、下限寄存器规定的范围，若是则开始传感器信号采集工作；数据采集模块，其配置来在需要时将信号幅度探测器探测到的数据经由数字通讯接口输出为频谱数据，频谱数据输出时单点数据包含时间数据和幅值数据；初步计算模块，其配置来进行数据剔除、频率初步计算、信号质量评定；精度评定模块，其配置来将实际采样数、信号峰值、信号衰减速率、原始样本质量、计算样本质量、优质采样数量、优质数量比率、干扰信号比率与原始样本质量、计算样本质量共同表征传感器信号质量和测试现场传输线路受干扰的程度；校正计算模块，其配置来对环境温度的影响进行校正，并对时间基准硬件导致温度改变而产生的影响进行校正；平滑滤波模块，其配置来对当前计算得出的温度修正频率值与以往的历史数据做比较。本专利技术通过探测识别模块、数据采集模块、初步计算模块、精度评定模块、校正计算模块、平滑滤波模块来对钢弦振起来后产生的信号进行处理，所以集成度高、技术先进、体积小、接口多样，可方便的接入到已有信息化网络，实现从人工测试到全自动无人值守测试的快速转变，同时还可在测量过程中对传感器进行有效性检测、信号质量综合评价，大大降低人工投入和劳动强度、提高了测量效率，降低了振弦传感器的应用难度。另外，指定条件为：固定延时法、信号幅值区间法、或信号周期等待法。1.固定延时法：等待固定的时长。2.信号幅值区间法：根据信号幅值上、下限寄存器的值决定何时开始、结束读取、统计返回信号。3.信号周期等待法：检测传感器的返回信号，当达到指定的周期信号后才开始统计。方法1和方法3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振弦式传感器的信号处理装置，其特征在于：其包括探测识别模块、数据采集模块、初步计算模块、精度评定模块、校正计算模块、平滑滤波模块；探测识别模块，其配置来在完成传感器激励后指定条件满足时，启动信号幅度探测器，由信号幅度控测器检查正弦波信号峰值是否处于信号幅值上、下限寄存器规定的范围，若是则开始传感器信号采集工作；数据采集模块，其配置来在需要时将信号幅度探测器探测到的数据经由数字通讯接口输出为频谱数据，频谱数据输出时单点数据包含时间数据和幅值数据；初步计算模块，其配置来进行数据剔除、频率初步计算、信号质量评定；精度评定模块，其配置来将实际采样数、信号峰值、信号衰减速率、原始样本质量、计算样本质量、优质采样数量、优质数量比率、干扰信号比率与原始样本质量、计算样本质量共同表征传感器信号质量和测试现场传输线路受干扰的程度；校正计算模块，其配置来对环境温度的影响进行校正，并对时间基准硬件导致温度改变而产生的影响进行校正；平滑滤波模块，其配置来对当前计算得出的温度修正频率值与以往的历史数据做比较。

【技术特征摘要】
1.一种振弦式传感器的信号处理装置，其特征在于：其包括探测识别模块、数据采集模块、初步计算模块、精度评定模块、校正计算模块、平滑滤波模块；探测识别模块，其配置来在完成传感器激励后指定条件满足时，启动信号幅度探测器，由信号幅度控测器检查正弦波信号峰值是否处于信号幅值上、下限寄存器规定的范围，若是则开始传感器信号采集工作；数据采集模块，其配置来在需要时将信号幅度探测器探测到的数据经由数字通讯接口输出为频谱数据，频谱数据输出时单点数据包含时间数据和幅值数据；初步计算模块，其配置来进行数据剔除、频率初步计算、信号质量评定；精度评定模块，其配置来将实际采样数、信号峰值、信号衰减速率、原始样本质量、计算样本质量、优质采样数量、优质数量比率、干扰信号比率与原始样本质量、计算样本质量共同表征传感器信号质量和测试现场传输线路受干扰的程度；校正计算模块，其配置来对环境温度的影响进行校正，并对时间基准硬件导致温度改变而产生的影响进行校正；平滑滤波模块，其配置来对当前计算得出的温度修正频率值与以往的历史数据做比较。2.根据权利要求1所述的振弦式传感器的信号处理装置，其特征在于：指定条件为：固定延时法、信号幅值区间法、或信号周期等待法。3.根据权利要求1所述的振弦式传感器的信号处理装置的处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)探测识别：在完成传感器激励后指定条件满足时，启动信号幅度探测器，由信号幅度控测器检查正弦波信号峰值是否处于信号幅值上、下限寄存器规定的范围，若是则开始传感器信号采集工作；(2)数据采集：在需要时将信号幅度探测器探测到的数据经由数字通讯接口输出为频谱数据，频谱数据输出时单点数据包含时间数据和幅值数据；(3)初步计算：进行数据剔除、频率初步计算、信号质量评定；(4)精度评定：将实际采样数、信号峰值、信号衰减速率、原始样本质量、计算样本质量、优质采样数量、优质数量比率、干扰信号比率与原始样本质量、计算样...

【专利技术属性】
技术研发人员：许利凯，赵静，柳莹，刘凌江，许永盼，
申请(专利权)人：河北稳控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13