一种用于冲击应力波系统的信号调理器技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于冲击应力波系统的信号调理器，包括电源模块、恒流源模块、信号放大模块和滤波模块；电源模块，将输入的电压转换成系统需要电压，为恒流源模块、信号放大模块和滤波模块供电；恒流源模块，连接接入的加速度传感器，给加速度传感器提供恒流，将测量的电压值传送至信号放大模块；信号放大模块，连接恒流源模块与滤波模块，将恒流源模块测量的电压信号进行放大，将放大的信号传送至滤波模块；滤波模块，连接信号放大模块，将放大的信号去除底电流转换成信号电压，并将信号电压传送至数据采集卡。本实用新型专利技术实现了在含有较强噪声的电源供电的同时，降低了系统噪声，提高系统测量的准确性与鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于冲击应力波系统的信号调理器
本技术属于无损检测
，更具体的说是涉及一种用于冲击应力波系统的信号调理器。
技术介绍
混凝土结构具有高强度、大刚度等特点被广泛应用于各种建构筑物，但是受施工、人员等多种因素影响，混凝土各种质量缺陷问题频出，进而导致混凝土高度不足甚至影响建筑物安全性能，以致威胁人们生命财产的安全。因此混凝土缺陷的检测是混凝土质量评估、安全诊断的重要途径，对于维护社会和经济稳定性具有重要意义。传统的钻芯法对结构混凝土造成局部损伤，当混凝土强度等级较低时不宜使用钻芯法。混凝土无损检测技术在不损害或不影响混凝土的前提下检测混凝土中的缺陷信息，是近年现场工程检测的主要技术。冲击应力波法具有操作简单、准确性较高等优点已广泛应用于混凝土无损检测中。冲击应力波检测系统中的与外部测量传感器直接连接的是信号调理器，信号调理器中的电子噪声直接影响系统检测准确性和精度，因此降低电子噪声是提高系统测量准确性的重要途径。电子噪声的一个主要来源便是电源电压纹波，目前常用的做法是增加电容容量来消除电源电压纹波，但是在电路设计中大容量电容的实现会占用大部分的电路面积，而且大电容的参数起伏较大会增加系统的不稳定性。另一种做法是使用电压纹波较小的电池，但是电池不仅会增加系统体积，而且使得系统应用灵活性较低，限制系统工作时长。因此，如何提供一种用于冲击应力波系统的信号调理器是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种用于冲击应力波系统的信号调理器，实现了在含有较强噪声的电源供电的同时，降低了系统噪声，提高系统测量的准确性与鲁棒性。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种用于冲击应力波系统的信号调理器，包括：电源模块、恒流源模块、信号放大模块和滤波模块；其中，所述电源模块，用于将输入的电压转换成系统需要电压，并为所述恒流源模块、所述信号放大模块和所述滤波模块供电；所述恒流源模块，连接接入的加速度传感器，用于给加速度传感器提供恒流，并将测量的电压值传送至所述信号放大模块；所述信号放大模块，连接所述恒流源模块与所述滤波模块，将所述恒流源模块测量的电压信号进行放大，并将放大的信号传送至所述滤波模块；所述滤波模块，连接所述信号放大模块，将放大的信号转换成信号电压，并将信号电压传送至数据采集卡。优选的，所述电源模块包括：升压电路、降噪电路和稳压电路；其中，所述升压电路，连接外部电源接口，用于提高输入的低电压值；所述降噪电路，连接升压电路，用于消除电压纹波，降低系统噪声，提高系统测量的准确性；所述稳压电路，连接降噪电路，用于将电压稳定在固定值上。优选的，所述升压电路包括：DC-DC转换器U0、输入电容C1、输出电容C2、电压调节电阻R1和电压调节电阻R2；所述输入电容C1，直接连接外部电源，用于减少电源中交流信号对电路的影响；所述DC-DC转换器U0，连接输入电容C1，用于将输入的电压进行放大；所述输出电容C2，连接DC-DC转换器U0的输出端，用于减小电压纹波对电路的影响；所述电压调节电阻R1和电压调节电阻R2，连接DC-DC转换器U0的输出端，用于调节输出电压值。优选的，所述降噪电路包括：三极管Q1、电阻R3和电容C3；所述三极管Q1，集电极连接升压电路的输出，用于将较小电容C3进行放大以消除电压纹波；所述电阻R3，连接三极管Q1的发射极与基极，用于维持三极管的发射结电流在放大区间；所述电容C3，连接三极管Q1与地，用于消除电压纹波。优选的，稳压电路包括：集成稳压块U1、调压电阻R4和调压电阻R5；所述集成稳压块U1的输入端连接所述降噪电路的输出，所述集成稳压块U1的电压调节端连接所述调压电阻R4和所述调压电阻R5；所述调压电阻R4、所述调压电阻R5串联后连接所述集成稳压块U1的输出端与地。优选的，所述恒流源模块包括：电压基准、差分放大器U2、运算放大器U3和输出调节电阻R7；所述差分放大器U2的两个输入端与所述电压基准相连；所述运算放大器U3的输出端与一个输入端相连并与差分放大器U2的参考端连接，另一个输入端与输出调节电阻R7连接后并与差分放大器U2的输出端和测量端连接；所述运算放大器U3与输出调节电阻R7的连接点为恒流源输出端，恒流源输出端与加速度传感器连接。优选的，所述电压按基准包括：微功耗电压基准管D1和限流电阻R6；所述微功耗电压基准管D1与所述限流电阻R6串联后连接电源模块的输出。优选的，信号放大模块包括：滤波电阻R8、滤波电容C4、运算放大器U4、运算放大器U5、增益调节电阻R9、增益调节电阻R10和增益选择开关K1；所述运算放大器U4和所述运算放大器U5的电源连接电源模块的输出端，运算放大器U4的同相输入端通过电阻R8与运算放大器U5的同相输入端连接，运算放大器U4的输出端通过增益调节电阻R9和增益调节电阻R10与运算放大器U5的输出端连接；所述增益调节电阻R9连接运算放大器U4的反相输入端与输出端；所述运算放大器U5的反相输入端与输出端连接后与增益调节电阻R10相连；所述滤波电容C4连接运算放大器的U4的同相输入端和地；所述增益选择开关K1并联增益调节电阻R9；运算放大器U4的输入端连接恒流源输出端，运算放大器U4的输出端为放大后的信号。优选的，所述滤波模块包括：耦合电容C5和电阻R11；所述耦合电容C5连接运算放大器U4的输出端与电阻R11；耦合电容C5与电阻R11的连接后与外部数据采集卡连接；数据采集卡将测量信号进行数字转换后通过USB连线与上位机连接。本技术的有益效果在于：本技术通过降噪电路消除电源的电压纹波，实现了在含有较强噪声的电源供电的同时，降低了系统噪声对检测结果的影响，提高系统测量的准确性与鲁棒性。此外，采用的降噪电路避免了提高电容容量引起电路面积增加的问题，减小了系统的体积，系统整体具有小型化的特点；本技术升压电路采用了小型低功耗的升压型DC-DC转换器、微功耗的差分放大器、运算放大器等低功耗元件，系统整体设计具有功耗低、电源效率高等优点；另外，当连接外部电源的电压值发生变化时，只需调整升压电路中的输出调节电阻大小使电源模块的输出电压满足其他电路需求，因此，本技术还具有较高的灵活性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本技术的结构示意图。其中，图中：1-电源模块；2-恒流源模块；3-信号放大模块；4-滤波模块；5-加速度传感器；6-数据采集卡；7-上位机；8-USB连线；11-升压电路；12-降噪电路；13-稳压电路；21-电压基准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于冲击应力波系统的信号调理器，其特征在于，包括：电源模块、恒流源模块、信号放大模块和滤波模块；其中，/n所述电源模块，用于将输入的电压转换成系统需要电压，并为所述恒流源模块、所述信号放大模块和所述滤波模块供电；/n所述恒流源模块，连接接入的加速度传感器，用于给加速度传感器提供恒流，并将测量的电压值传送至所述信号放大模块；/n所述信号放大模块，连接所述恒流源模块与所述滤波模块，将所述恒流源模块测量的电压信号进行放大，并将放大的信号传送至所述滤波模块；/n所述滤波模块，连接所述信号放大模块，将放大的信号转换成信号电压，并将信号电压传送至数据采集卡。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于冲击应力波系统的信号调理器，其特征在于，包括：电源模块、恒流源模块、信号放大模块和滤波模块；其中，
所述电源模块，用于将输入的电压转换成系统需要电压，并为所述恒流源模块、所述信号放大模块和所述滤波模块供电；
所述恒流源模块，连接接入的加速度传感器，用于给加速度传感器提供恒流，并将测量的电压值传送至所述信号放大模块；
所述信号放大模块，连接所述恒流源模块与所述滤波模块，将所述恒流源模块测量的电压信号进行放大，并将放大的信号传送至所述滤波模块；
所述滤波模块，连接所述信号放大模块，将放大的信号转换成信号电压，并将信号电压传送至数据采集卡。


2.根据权利要求1所述的一种用于冲击应力波系统的信号调理器，其特征在于，所述电源模块包括：升压电路、降噪电路和稳压电路；其中，
所述升压电路，连接外部电源接口，用于提高输入的低电压值；
所述降噪电路，连接升压电路，用于消除电压纹波，降低系统噪声，提高系统测量的准确性；
所述稳压电路，连接降噪电路，用于将电压稳定在固定值上。


3.根据权利要求2所述的一种用于冲击应力波系统的信号调理器，其特征在于，所述升压电路包括：DC-DC转换器U0、输入电容C1、输出电容C2、电压调节电阻R1和电压调节电阻R2；
所述输入电容C1，直接连接外部电源，用于减少电源中交流信号对电路的影响；
所述DC-DC转换器U0，连接输入电容C1，用于将输入的电压进行放大；
所述输出电容C2，连接DC-DC转换器U0的输出端，用于减小电压纹波对电路的影响；
所述电压调节电阻R1和电压调节电阻R2，连接DC-DC转换器U0的输出端，用于调节输出电压值。


4.根据权利要求2或3所述的一种用于冲击应力波系统的信号调理器，其特征在于，所述降噪电路包括：三极管Q1、电阻R3和电容C3；
所述三极管Q1，集电极连接升压电路的输出，用于将较小电容C3进行放大以消除电压纹波；
所述电阻R3，连接三极管Q1的发射极与基极，用于维持三极管的发射结电流在放大区间；
所述电容C3，连接三极管Q1与地，用于消除电压纹波。


5.根据权利要求2所述的一种用于冲击应力波系统的信号调理器，其特征在于，稳压电路包括：集成...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯长中，张兴斌，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，中冶检测认证有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11