一种压力检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种压力检测装置及方法。该装置的一具体实施方式包括：钢弦应变计、控制器、激励电路和信号调理电路；控制器，用于发出频率渐变的激励信号；激励电路，用于对激励信号进行升压；信号调理电路，用于对钢弦应变计响应于进行升压后的激励信号所发出的反馈信号进行调理；控制器，还用于根据进行调理后的反馈信号判断钢弦应变计是否起振，并根据判断钢弦应变计起振后接收到的进行调理后的反馈信号计算钢弦应变计的固有频率。该实施方式可实现低压扫频激振，降低功耗并增加钢弦应变计的可靠工作时间，提升装置工作的安全性。

A Pressure Detection Device and Method

The invention discloses a pressure detection device and a method thereof. Specific embodiments of the device include: a steel string strain gauge, a controller, an excitation circuit and a signal conditioning circuit; a controller for sending out an excitation signal of gradual frequency change; an excitation circuit for boosting the excitation signal; a signal conditioning circuit for regulating the feedback signal from the excitation signal of the steel string strain gauge after boosting response; It is also used to judge whether the steel string strain gauge starts vibration or not according to the adjusted feedback signal, and to calculate the natural frequency of the steel string strain gauge according to the feedback signal received after judging the vibration of the steel string strain gauge. The implementation method can realize low-voltage frequency sweep excitation, reduce power consumption, increase the reliable working time of steel string strain gauge, and enhance the safety of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种压力检测装置及方法
本专利技术涉及机电
更具体地，涉及一种压力检测装置及方法。
技术介绍
很多压力检测装置选择利用钢弦应变计作为压力敏感元件，钢弦应变计的基本原理是将钢弦内应力的变化转变为钢弦振动频率的变化，通过对钢弦应变计的固有频率的测量，获取对钢弦应变计所受压力。具体实现方式是向钢弦应变计发出激振信号并采集反馈信号的频率来计算压力。钢弦应变计中钢弦所受的应力(即钢弦应变计所受压力)与振动频率具有如下关系：其中，f表示钢弦振动频率，L表示钢弦长度，ρ表示钢弦的密度，σ表示钢弦所受的应力。由上式可以看出，对压力的监测可以归结为对钢弦振动频率的监测，钢弦本身有一个固有频率，当受到压力时，其固有频率会相应改变。在钢弦受到压力时，激励钢弦振动，钢弦在磁场切割磁感线，会产生交变的感应电动势。其频率与钢弦的固有频率相同。通过测量电动势信号的频率就可以获取钢弦的固有频率。目前，对于钢弦应变计的激振方式均为高压脉冲激振，通常激励信号的电压值在70V-80V之间，甚至更高。这样，虽然也能正常采集反馈信号及测量频率，但是长时间的高压激振会使得钢弦应变计的元器件老化加速，而且存在着一定的安全隐患。因此，需要提供一种新的压力检测装置及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种压力检测装置及方法，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：本专利技术第一方面提供了一种压力检测装置，包括钢弦应变计、控制器、激励电路和信号调理电路；所述控制器，用于发出频率渐变的激励信号；所述激励电路，用于对所述激励信号进行升压；所述信号调理电路，用于对所述钢弦应变计响应于进行升压后的激励信号所发出的反馈信号进行调理；所述控制器，还用于根据进行调理后的反馈信号判断所述钢弦应变计是否起振，并根据判断所述钢弦应变计起振后接收到的进行调理后的反馈信号计算所述钢弦应变计的固有频率。本专利技术第一方面提供的压力检测装置，可实现低压扫频激振，降低功耗并增加钢弦应变计的可靠工作时间，提升装置工作的安全性。另外，可通过信号调理电路对反馈信号的调理，提升计算钢弦应变计的固有频率的精确性，进而提升压力检测的精确性。可选地，所述控制器，用于在第一下限频率至第一上限频率的范围内，发出自第一下限频率起以第一频率增量递增的激励信号，并在每次发出激励信号后判断进行调理后的反馈信号在预设时间窗口内的数量是否大于第一预设阈值：若大于第一预设阈值，则以当前频率加第一频率变量作为第二上限频率并以当前频率减第一频率变量作为第二下限频率，在第二下限频率至第二上限频率的范围内，发出自第二下限频率起以第二频率增量递增的激励信号，并在每次发出激励信号后判断进行调理后的反馈信号在预设时间窗口内的数量是否大于第二预设阈值：若大于第二预设阈值，则以当前频率加第二频率变量作为第三上限频率并以当前频率减第二频率变量作为第三下限频率，在第三下限频率至第三上限频率的范围内，发出自第三下限频率起以第三频率增量递增的激励信号，并在每次发出激励信号后判断进行调理后的反馈信号在预设时间窗口内的数量是否大于第三预设阈值：若大于第三预设阈值，则判断所述钢弦应变计起振。采用此可选方式，通过自适应反馈扫频，在扫频过程中自适应调节上、下限频率及频率增量，可提升激励钢弦应变计可靠起振的效率，大幅缩短激振的耗时，从而缩短整个压力检测过程的耗时。可选地，所述第一下限频率为400Hz，所述第一上限频率为5000Hz，所述第一频率增量为100Hz，所述第二频率增量为10Hz，所述第三频率增量为1Hz，所述第一频率变量为100Hz，所述第二频率变量为10Hz，所述第一预设阈值为4，所述第二预设阈值为8，所述第三预设阈值为12。采用此可选方式，可在实现提升激励钢弦应变计可靠起振的效率的基础上，保证扫频激振的有效性。可选地，所述信号调理电路，用于对所述钢弦应变计响应于进行升压后的激励信号所发出的反馈信号进行包括放大、滤波及整形的调理。采用此可选方式，可将钢弦应变计响应于进行升压后的激励信号所发出的微伏级不规则正弦形式的反馈信号调理为控制器可采集的方波信号，以便于控制器对反馈信号进行计数及计算钢弦应变计的固有频率，可进一步提升计算钢弦应变计的固有频率的精确性，进而提升压力检测的精确性。可选地，所述信号调理电路包括三级放大电路。采用此可选方式可进一步提升计算钢弦应变计的固有频率的精确性，进而提升压力检测的精确性。可选地，所述激励电路包括：第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器、第一达林顿管和第二达林顿管；所述第一电阻器的第一端连接所述控制器的激励信号输出端，第二端连接所述第一达林顿管的基极；所述第一达林顿管的发射极接地，集电极连接所述第二电阻器的第一端；所述第二电阻器的第二端分别连接所述第二达林顿管的发射极和电源输入端；所述第三电阻器的第一端连接所述第二电阻器的第一端，第二端连接所述第二达林顿管的基极；所述第二达林顿管的集电极连接所述第四电阻器的第一端，所述第四电阻器的第二端连接所述钢弦应变计的激励信号输入端。可选地，所述控制器为意法STM32型单片机。本专利技术第二方面提供了一种压力检测方法，包括：发出频率渐变的激励信号；对所述激励信号进行升压；对所述钢弦应变计响应于进行升压后的激励信号所发出的反馈信号进行调理；根据进行调理后的反馈信号判断所述钢弦应变计是否起振，并根据判断所述钢弦应变计起振后接收到的进行调理后的反馈信号计算所述钢弦应变计的固有频率。可选地，所述发出频率渐变的激励信号及根据进行调理后的反馈信号判断所述钢弦应变计是否起振进一步包括：在第一下限频率至第一上限频率的范围内，发出自第一下限频率起以第一频率增量递增的激励信号，并在每次发出激励信号后判断进行调理后的反馈信号在预设时间窗口内的数量是否大于第一预设阈值：若大于第一预设阈值，则以当前频率加第一频率变量作为第二上限频率并以当前频率减第一频率变量作为第二下限频率，在第二下限频率至第二上限频率的范围内，发出自第二下限频率起以第二频率增量递增的激励信号，并在每次发出激励信号后判断进行调理后的反馈信号在预设时间窗口内的数量是否大于第二预设阈值：若大于第二预设阈值，则以当前频率加第二频率变量作为第三上限频率并以当前频率减第二频率变量作为第三下限频率，在第三下限频率至第三上限频率的范围内，发出自第三下限频率起以第三频率增量递增的激励信号，并在每次发出激励信号后判断进行调理后的反馈信号在预设时间窗口内的数量是否大于第三预设阈值：若大于第三预设阈值，则判断所述钢弦应变计起振。可选地，所述第一下限频率为400Hz，所述第一上限频率为5000Hz，所述第一频率增量为100Hz，所述第二频率增量为10Hz，所述第三频率增量为1Hz，所述第一频率变量为100Hz，所述第二频率变量为10Hz，所述第一预设阈值为4，所述第二预设阈值为8，所述第三预设阈值为12。本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述技术方案，可实现低压扫频激振，降低功耗并增加钢弦应变计的可靠工作时间，提升装置工作的安全性。另外，可通过对反馈信号的调理，提升计算钢弦应变计的固有频率的精确性，进而提升压力检测的精确性。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明；图1示出本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力检测装置，包括钢弦应变计，其特征在于，还包括控制器、激励电路和信号调理电路；所述控制器，用于发出频率渐变的激励信号；所述激励电路，用于对所述激励信号进行升压；所述信号调理电路，用于对所述钢弦应变计响应于进行升压后的激励信号所发出的反馈信号进行调理；所述控制器，还用于根据进行调理后的反馈信号判断所述钢弦应变计是否起振，并根据判断所述钢弦应变计起振后接收到的进行调理后的反馈信号计算所述钢弦应变计的固有频率。

【技术特征摘要】
1.一种压力检测装置，包括钢弦应变计，其特征在于，还包括控制器、激励电路和信号调理电路；所述控制器，用于发出频率渐变的激励信号；所述激励电路，用于对所述激励信号进行升压；所述信号调理电路，用于对所述钢弦应变计响应于进行升压后的激励信号所发出的反馈信号进行调理；所述控制器，还用于根据进行调理后的反馈信号判断所述钢弦应变计是否起振，并根据判断所述钢弦应变计起振后接收到的进行调理后的反馈信号计算所述钢弦应变计的固有频率。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器，用于在第一下限频率至第一上限频率的范围内，发出自第一下限频率起以第一频率增量递增的激励信号，并在每次发出激励信号后判断进行调理后的反馈信号在预设时间窗口内的数量是否大于第一预设阈值：若大于第一预设阈值，则以当前频率加第一频率变量作为第二上限频率并以当前频率减第一频率变量作为第二下限频率，在第二下限频率至第二上限频率的范围内，发出自第二下限频率起以第二频率增量递增的激励信号，并在每次发出激励信号后判断进行调理后的反馈信号在预设时间窗口内的数量是否大于第二预设阈值：若大于第二预设阈值，则以当前频率加第二频率变量作为第三上限频率并以当前频率减第二频率变量作为第三下限频率，在第三下限频率至第三上限频率的范围内，发出自第三下限频率起以第三频率增量递增的激励信号，并在每次发出激励信号后判断进行调理后的反馈信号在预设时间窗口内的数量是否大于第三预设阈值：若大于第三预设阈值，则判断所述钢弦应变计起振。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一下限频率为400Hz，所述第一上限频率为5000Hz，所述第一频率增量为100Hz，所述第二频率增量为10Hz，所述第三频率增量为1Hz，所述第一频率变量为100Hz，所述第二频率变量为10Hz，所述第一预设阈值为4，所述第二预设阈值为8，所述第三预设阈值为12。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号调理电路，用于对所述钢弦应变计响应于进行升压后的激励信号所发出的反馈信号进行包括放大、滤波及整形的调理。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述信号调理电路包括三级放大电路。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激励电路包括：第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器、第一达林顿管和第二达林顿管；所述第一电阻器的第一端连接所述控制器的激...

【专利技术属性】
技术研发人员：李盼盼，赵敬鹏，唐秀珠，任燕飞，杨婷，梁雪波，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，重庆京东方光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11