一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法、电子设备及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法，包括：采集记录步骤，读取传感器采集的信号，整型处理为方波信号，对方波信号设定时间段内每一个上升沿或每一个下降沿进行检测，并记录每个上升沿或每个下降沿的时间戳；信号筛选步骤，计算方波信号设定时间段内每两个相邻上升沿的时间戳的时间间隔或者每两个相邻下降沿的时间戳的时间间隔，求取每一时间间隔的方差，与预设方差比较值进行比较，去除大于方差比较值的方差所对应的时间间隔，根据剩余时间间隔对应的方波信号求取信号频率。本发明专利技术还公开了一种电子设备及存储介质，本发明专利技术的一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法、电子设备及存储介质，能够减少信号噪声干扰，提高数据准确性。

A Noise-Resistant Measurement Method, Electronic Equipment and Storage Medium Based on Vibrating Wire Sensor

The invention discloses an anti-noise measurement method based on a vibrating string sensor, which includes: acquisition and recording steps, reading signals collected by the sensor, integrative processing as square wave signals, detection of each rising edge or each falling edge within a set time period of square wave signals, and recording the time stamp of each rising edge or each falling edge; signal screening steps, calculation of square wave signals. No. 2 sets the time interval of each two adjacent rising edges or two adjacent falling edges in the time interval, calculates the variance of each time interval, compares with the preset variance comparison value, removes the time interval corresponding to the variance greater than the variance comparison value, and calculates the signal frequency according to the square wave signal corresponding to the remaining time interval. The invention also discloses an electronic device and a storage medium. An anti-noise measurement method based on a vibrating string sensor, an electronic device and a storage medium can reduce signal noise interference and improve data accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法、电子设备及存储介质
本专利技术涉及信号处理领域，尤其涉及一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法、电子设备及存储介质。
技术介绍
振弦式传感器是一种应力测量传感器，在桥梁、大坝、楼宇等大型建筑物的安全检测中有着广泛的应用。它是以拉紧的金属弦作为敏感元件的谐振式传感器。当弦的长度确定之后，其固有振动频率的变化量即可表征弦所受拉力的大小，通过相应的测量电路，就可得到与拉力成一定关系的电信号。振弦传感器通过自身内部钢弦自频率信号的变化从而反映受到外部待测物理量的变化，具有稳定性好，不易受温度影响，寿命长，耐振动等等特点，振弦采集仪是一种对振弦式传感器进行数据读取的设备，主要由激振模块电路、拾振模块电路、放大模块电路、滤波模块电路、信号整型模块电路组成，通常采集仪通过扫频激励方法激励振弦传感器，待振弦传感器内部的钢弦激振后，在线圈上产品感应电动势，拾振电路采集感应电动势，并滤波、放大，整型处理后通过微处理器测频。目前，在振弦采集仪实际对振弦式传感器测量的过程中，由于工艺问题，内部钢弦的振动会存在二倍频，三倍频等等噪声干扰，而在项目实际采集过程中，采集模块测频时易受到外部线缆和其他设备等噪声干扰，从而导致数据测量结果和真实数据误差较大，影响了检测系统数据的准确性。为此，现有技术中，在进行噪声滤除时，一般采用在拾振电路中设置一个固定的滤波电路，仅对固定频率的噪声进行滤除，但考虑到振弦传感器实际应用场景的复杂性以及不确定性，振弦传感器可能接收到的噪声频段范围无法确定，因此，这种方法并不能有效的滤除噪声，从而使得被测的振荡信号中依然存在大量的噪声。而采用通过多次测量将测量结果取平均值来消除采集中引入的噪声，这种方式需要时间长，只能消除偶发性的噪声，不能消除和减弱采集过程中其他长期存在的噪声。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法，能够有效减少信号噪声干扰，提高数据准确性。本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法，包括：采集记录步骤，读取传感器采集的信号，整型处理为方波信号，对方波信号设定时间段内每一个上升沿或每一个下降沿进行检测，并记录每个上升沿或每个下降沿的时间戳；信号筛选步骤，计算方波信号设定时间段内每两个相邻上升沿的时间戳的时间间隔或者每两个相邻下降沿的时间戳的时间间隔，求取每一时间间隔的方差，与预设方差比较值进行比较，去除大于方差比较值的方差所对应的时间间隔，根据剩余时间间隔对应的方波信号求取信号频率。进一步地，在所述信号筛选步骤中，与方差比较值进行比较之前，先求取所有方差绝对值之和，若所有方差绝对值之和大于预设方差上限值，则视为本次信号采集无效，重新采集信号进行测频。进一步地，方差上限值根据多种不同类型传感器于噪声环境实际测试情况而设定。进一步地，在所述信号筛选步骤中，方差比较值根据多种不同类型传感器于噪声环境实际测试情况而设定。进一步地，在所述信号筛选步骤中，对于剩余时间间隔对应的方波信号，求取剩余时间间隔的平均值，取平均值的倒数作为测量频率输出。进一步地，在所述采集记录步骤中，读取传感器采集的信号，对信号进行放大、滤波后进行整型处理为方波信号。进一步地，在所述采集记录步骤之前，通过扫频方式激励振弦传感器钢弦发生振动，传感器线圈产生与钢弦同频率的感应电动势，并通过拾振模块电路将传感器采集的这一信号进行读取。进一步地，方波信号的频率与钢弦的频率相同。本专利技术的目的之二在于提供一种电子设备，能够有效减少信号噪声干扰，提高数据准确性。本专利技术的目的之二采用如下技术方案实现：一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本专利技术目的之一所述的一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法。本专利技术的目的之三在于提供一种存储介质，能够有效减少信号噪声干扰，提高数据准确性。本专利技术的目的之三采用如下技术方案实现：一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本专利技术目的之一所述的一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法、电子设备及存储介质，通过将传感器采集的信号整型处理为方波信号后，根据方波信号设定时间段内每两个相邻上升沿的时间戳的时间间隔或者每两个相邻下降沿的时间戳的时间间隔，求取每一时间间隔的方差，方差是衡量源数据和期望值相差的度量值，可以反映对应时间段频率的波动情况，通过筛选去除掉频率波动较大的时间段的信号再进行信号频率测量，能够有效减少信号噪声干扰，避免测量误差，提高数据准确性。附图说明图1为专利技术一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法流程图。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。实施例一：如图1所示的一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法，包括如下步骤：S1采集记录步骤，读取传感器采集的信号，整型处理为方波信号，对方波信号设定时间段内每一个上升沿或每一个下降沿进行检测，并记录每个上升沿或每个下降沿的时间戳；S2信号筛选步骤，计算方波信号设定时间段内每两个相邻上升沿的时间戳的时间间隔或者每两个相邻下降沿的时间戳的时间间隔，求取每一时间间隔的方差，与预设方差比较值进行比较，去除大于方差比较值的方差所对应的时间间隔，根据剩余时间间隔对应的方波信号求取信号频率。本实施例的一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法，旨在有效地解决振弦式传感器在采集过程中采集频率因受到噪声而导致测量误差过大的问题，以期能够得到振弦式传感器真实的频率值，确保数据测量的准确性。通过在振弦采集仪以扫频方式激励振弦传感器，并通过拾振电路采集感应信号，送到微处理器进行测频时，感应信号经过处理后是一个频率几乎固定的方波信号，利用微处理器对方波信号一段时间内的每个上升沿时间进行记录，其中每两个上升沿的时间差即为感应信号频率的倒数，求出这段时间内所有时间差的方差，可以通过对其中方差较大数据进行丢弃后进行计算，得出正确的频率。另一方面，将所有方差进行绝对值相加，相加后的方差和越大，说明测量结果中受到噪声影响越大，通过对方差和的检测，也可以反映振弦采集仪受到噪声的程度。首先，振弦采集仪对振弦类传感器进行采集时，振弦采集仪中激励模块通过扫频方式激励钢弦，使得振弦传感器的钢弦发生振动，振弦传感器在线圈产生一个和钢弦同频率的感应电动势，振弦采集仪通过拾振模块电路将感应电动势进行读取，拾振模块可以将振动信号转换为电信号，然后经过放大模块电路进行放大，滤波电路进行滤波，最后进行整型电路将感应信号整型为一个方波信号。信号处理、转换过程中保持信号频率不变，此时方波信号的频率和钢弦为同频率。振弦采集仪读取振弦传感器的信号为现有较成熟技术，这里不多赘述。完成信号读取整型处理后，将这个方波信号送入微处理器，利用微处理器对方波信号一段时间内的每一个上升沿进行检测，并记录每个上升沿时刻的时间戳。处理器根据实际数据分析需要设定这一时间段，以这一时间段的方波信号进行测量。然后将这段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法，其特征在于，包括：采集记录步骤，读取传感器采集的信号，整型处理为方波信号，对方波信号设定时间段内每一个上升沿或每一个下降沿进行检测，并记录每个上升沿或每个下降沿的时间戳；信号筛选步骤，计算方波信号设定时间段内每两个相邻上升沿的时间戳的时间间隔或者每两个相邻下降沿的时间戳的时间间隔，求取每一时间间隔的方差，与预设方差比较值进行比较，去除大于方差比较值的方差所对应的时间间隔，根据剩余时间间隔对应的方波信号求取信号频率。

【技术特征摘要】
1.一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法，其特征在于，包括：采集记录步骤，读取传感器采集的信号，整型处理为方波信号，对方波信号设定时间段内每一个上升沿或每一个下降沿进行检测，并记录每个上升沿或每个下降沿的时间戳；信号筛选步骤，计算方波信号设定时间段内每两个相邻上升沿的时间戳的时间间隔或者每两个相邻下降沿的时间戳的时间间隔，求取每一时间间隔的方差，与预设方差比较值进行比较，去除大于方差比较值的方差所对应的时间间隔，根据剩余时间间隔对应的方波信号求取信号频率。2.如权利要求1所述的一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法，其特征在于：在所述信号筛选步骤中，与方差比较值进行比较之前，先求取所有方差绝对值之和，若所有方差绝对值之和大于预设方差上限值，则视为本次信号采集无效，重新采集信号进行测频。3.如权利要求2所述的一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法，其特征在于：方差上限值根据多种不同类型传感器于噪声环境实际测试情况而设定。4.如权利要求1所述的一种基于振弦式传感器的抗噪声测量方法，其特征在于：在所述信号筛选步骤中，方差比较值根据多种不同类型传感器于噪声环境实际测试情况而设定。5.如权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：董园青，林国利，潘久辉，姚龙，韩伟浩，杨伟伟，郭建华，
申请(专利权)人：广州中海达定位技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44