一种三通道无线振弦采集系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种三通道无线振弦采集系统，包括：若干个振弦式传感器和与振弦式传感器连接的三通道无线振弦采集仪，三通道无线振弦采集仪包括模拟信号调理电路、模拟数字转换电路和微控制器，若干个振弦式传感器获取多通道的传感器振弦信号；模拟信号调理电路将传感器振弦信号调理成可被微控制器读取的模拟信号；模拟数字转换电路将模拟信号转换为可被微控制器处理的数字信号；微控制器控制若干个振弦式传感器在多通道间进行切换，采用轮询方式采集多通道中的各个通道的传感器数据，并对模拟信号进行读取，对数字信号进行处理。根据本实用新型专利技术的三通道无线振弦采集系统，可以实现对多个通道的传感器振弦信号的采集，提高信号采集的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种三通道无线振弦采集系统
本技术涉及传感器
，特别涉及一种三通道无线振弦采集系统。
技术介绍
振弦式仪器以其独特的优异特性如结构简单、精度高、抗干扰能力强以及对电缆要求低等而一直受到工程界的注目。利用振弦式传感器测量物理量是基于其钢弦振动频率随钢丝张力变化，输出的是频率信号，有利于传输和远程测量。振弦信号自动采集系统需要用到振弦式传感器。振弦式传感器目前在测量工程
中得到了广泛的应用，其二次仪表过去主要采用图像识别法，即通过传感器采集的信号与本机产生的标注频率信号合成“李沙育图形”。当被表达成“李沙育图形”时，本机产生的标准信号为被测传感器的信号频率值，另外也可以采用频率计法，但由于需要采用模拟电路和数字电路技术，需要的硬件多，电路较复杂，且稳定性较差，测试精度、可靠性、稳定性均不能满足野外工程的需要。
技术实现思路
本技术提供一种三通道无线振弦采集系统，用以实现对多个通道的传感器振弦信号的采集。本技术还提供一种三通道无线振弦采集系统，包括：若干个振弦式传感器和与所述振弦式传感器连接的三通道无线振弦采集仪，所述三通道无线振弦采集仪包括模拟信号调理电路、模拟数字转换电路和微控制器，其中：所述若干个振弦式传感器用于获取多个通道的传感器振弦信号；所述模拟信号调理电路用于将所述若干个振弦式传感器所获取的所述传感器振弦信号调理成可被所述微控制器读取的模拟信号；所述模拟数字转换电路与所述模拟信号调理电路连接，用于将所述模拟信号调理电路调理成的所述模拟信号转换为可被所述微控制器处理的数字信号；所述微控制器与所述模拟数字转换电路连接，用于控制所述若干个振弦式传感器在所述多个通道之间进行切换，采用轮询方式采集所述多个通道中的各个通道的传感器数据，并对所述模拟信号调理电路调理的所述模拟信号进行读取，并对所述模拟数字转换电路转换的所述数字信号进行处理，以实现对所述多个通道的传感器振弦信号的采集。进一步地，所述三通道无线振弦采集仪还包括无线通讯模块，与所述微控制器连接，用于与所述微控制器进行通讯，使所述微控制器收发数据和指令。进一步地，所述微控制器包括：扫频激励电路，用于对所述模拟数字转换电路转换的所述数字信号进行进行扫频激励，获得扫频激励信号；共振频率测量电路，用于测量所述振弦式传感器的共振频率；和传感器温度测量电路，用于通过恒压激励测量所述振弦式传感器内部的热电阻的阻值，再经过预设的公式计算出所述振弦式传感器所获取传感器振弦信号中的温度数据。进一步地，所述微控制器包括型号为STM32L151的芯片，在所述型号为STM32L151的芯片上集成所述模拟信号调理电路和激励电路。进一步地，所述微控制器还包括型号为Atmega256RFR2的芯片，在所述型号为Atmega256RFR2的芯片上集成唤醒电路。进一步地，所述三通道无线振弦采集系统还包括多通道振弦扩展器，设置在所述若干个振弦式传感器与所述三通道无线振弦采集仪之间，用于实现所述若干个振弦式传感器的通道扩展。进一步地，所述多通道振弦扩展器包括8/16通道扩展器，每个所述振弦式传感器对应所述多通道振弦扩展器的一个通道。进一步地，所述多通道振弦扩展器包括：电源、传感器接口阵列、模拟开关阵列、激励信号电路、I/O单线扩展器或主控器接口，其中，所述电源用于提供电能；所述传感器接口阵列用于连接所述若干个振弦式传感器，所述传感器接口阵列的每个传感器接口对应所述多通道振弦扩展器的一个通道；所述模拟开关阵列与所述传感器接口阵列连接，用于选择所述传感器接口阵列其中一个传感器接口导通；所述激励信号电路与所述模拟开关阵列连接，用于将弱扫频信号放大为激励所述振弦式传感器的强扫频信号；所述I/O单线扩展电路用于将单个信号接口扩展为多个输入输出接口，且多个所述输入输出接口与所述模拟开关阵列连接；所述主控器接口与所述I/O单线扩展电路的所述单个信号接口连接，并与所述三通道无线振弦采集仪连接，以将所述振弦式传感器获取的温度信号以及频率信号传输到所述三通道无线振弦采集仪。进一步地，所述三通道无线振弦采集系统还包括网关，与所述振弦式传感器和所述三通道无线振弦采集仪组成无线工作网络，通过所述网关传输所述三通道无线振弦采集仪所测量的数据。进一步地，所述三通道无线振弦采集仪放置在固定底板上，所述固定底板包括：固定底板面板、壳体、底板固定孔、安装孔、连接线接口，其中：所述固定底板面板上设有四个所述底板固定孔，四个所述底板固定孔为两两相互对称设置，所述底板固定孔位于所述固定底板面板的面部边缘；所述壳体可拆卸地设置在所述固定底板面板上，所述壳体上设置有四个所述安装孔，所述安装孔贯穿所述固定底板面板，所述安装孔为两两相互对称设置，所述安装孔位于所述壳体的边缘，所述壳体内部形成容纳腔，所述三通道无线振弦采集仪设置在所述容纳腔中；所述壳体的下侧壁设置有连接线接口，所述三通道无线振弦采集仪通过所述连接线接口与若干个所述多通道振弦扩展器连接。本技术实施例提供的一种三通道无线振弦采集系统，具有以下有益效果：微控制器控制若干个振弦式传感器在多个通道之间进行切换，采用轮询方式采集多个通道中的各个通道的传感器数据，并对模拟信号进行读取，对数字信号进行处理，可以实现对多个通道的传感器振弦信号的采集，提高信号采集的效率，可为基于振弦类传感器的应变、位移等测试提供便捷、集约化的数据采集。本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：图1为本技术实施例中一种三通道无线振弦采集系统的框图；图2为本技术实施例中一种多通道振弦扩展器的框图图3为本技术实施例中一种放置三通道无线振弦采集仪的固定底板的结构示意图。101、振弦式传感器102、三通道无线振弦采集仪103、多通道振弦扩展器1021、模拟信号调理电路1022、模拟数字转换电路1023、微控制器1024、无线通讯模块1031、电源1032、传感器接口阵列1033、模拟开关阵列1034、激励信号电路1035、I/O单线扩展器1036、主控器接口104、固定底板1041、固定底板面板1042、壳体1043、底板固定孔1044、安装孔1045、连接线接口具体实施方式以下结合附图对本技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三通道无线振弦采集系统，其特征在于，包括：若干个振弦式传感器和与所述振弦式传感器连接的三通道无线振弦采集仪，所述三通道无线振弦采集仪包括模拟信号调理电路、模拟数字转换电路和微控制器，其中：/n所述若干个振弦式传感器用于获取多个通道的传感器振弦信号；/n所述模拟信号调理电路用于将所述若干个振弦式传感器所获取的所述传感器振弦信号调理成可被所述微控制器读取的模拟信号；/n所述模拟数字转换电路与所述模拟信号调理电路连接，用于将所述模拟信号调理电路调理成的所述模拟信号转换为可被所述微控制器处理的数字信号；/n所述微控制器与所述模拟数字转换电路连接，用于控制所述若干个振弦式传感器在所述多个通道之间进行切换，采用轮询方式采集所述多个通道中的各个通道的传感器数据，并对所述模拟信号调理电路调理的所述模拟信号进行读取，并对所述模拟数字转换电路转换的所述数字信号进行处理，以实现对所述多个通道的传感器振弦信号的采集。/n

【技术特征摘要】
1.一种三通道无线振弦采集系统，其特征在于，包括：若干个振弦式传感器和与所述振弦式传感器连接的三通道无线振弦采集仪，所述三通道无线振弦采集仪包括模拟信号调理电路、模拟数字转换电路和微控制器，其中：
所述若干个振弦式传感器用于获取多个通道的传感器振弦信号；
所述模拟信号调理电路用于将所述若干个振弦式传感器所获取的所述传感器振弦信号调理成可被所述微控制器读取的模拟信号；
所述模拟数字转换电路与所述模拟信号调理电路连接，用于将所述模拟信号调理电路调理成的所述模拟信号转换为可被所述微控制器处理的数字信号；
所述微控制器与所述模拟数字转换电路连接，用于控制所述若干个振弦式传感器在所述多个通道之间进行切换，采用轮询方式采集所述多个通道中的各个通道的传感器数据，并对所述模拟信号调理电路调理的所述模拟信号进行读取，并对所述模拟数字转换电路转换的所述数字信号进行处理，以实现对所述多个通道的传感器振弦信号的采集。


2.如权利要求1所述的三通道无线振弦采集系统，其特征在于，所述三通道无线振弦采集仪还包括无线通讯模块，与所述微控制器连接，用于与所述微控制器进行通讯，使所述微控制器收发数据和指令。


3.如权利要求1所述的三通道无线振弦采集系统，其特征在于，所述微控制器包括：
扫频激励电路，用于对所述模拟数字转换电路转换的所述数字信号进行进行扫频激励，获得扫频激励信号；
共振频率测量电路，用于测量所述振弦式传感器的共振频率；和
传感器温度测量电路，用于通过恒压激励测量所述振弦式传感器内部的热电阻的阻值，再经过预设的公式计算出所述振弦式传感器所获取传感器振弦信号中的温度数据。


4.如权利要求1所述的三通道无线振弦采集系统，其特征在于，所述微控制器包括型号为STM32L151的芯片，在所述型号为STM32L151的芯片上集成所述模拟信号调理电路和激励电路。


5.如权利要求4所述的三通道无线振弦采集系统，其特征在于，所述微控制器还包括型号为Atmega256RFR2的芯片，在所述型号为Atmega256RFR2的芯片上集成唤醒电路。


6.如权利要求1所述的三通道无线振弦采集系统，其特征在于，所述三通道无线振弦采集系统还包括多通道振弦扩展器，设置在所述若干个振弦式传感器与所述三通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永红，刘坤乾，李宜田，陈观福，胡楠，严佳佳，王鹏军，李国瑞，
申请(专利权)人：中国水电建设集团十五工程局有限公司，中国电建集团国际工程有限公司，中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，北京源清慧虹信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61