一种自适应扫频激励的弦式无线传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种自适应扫频激励的弦式无线传感器，所述弦式无线传感器包括传感器、激振系统、拾振系统和无线Lora收发系统，所述传感器贴附于被测物体的表面或埋置于被测物体内部，利用激振系统激励传感器内部主体振弦发生振动，当振弦处于自由振动阶段时，利用拾振系统获取振弦的自由振动频率信息，并将获取的频率信息转换为相应的物理量变化，最后通过无线Lora收发系统将拾振系统获取的数据发送到目标服务器。本发明专利技术集弦式传感器、激振系统、拾振系统和无线Lora收发系统为一体，融合频段划分、分阶段扫频、拾振优化等算法，扩展了振弦采集仪的传感器兼容性，便于工程安全监测系统中振弦类传感器的大规模集成应用。中振弦类传感器的大规模集成应用。中振弦类传感器的大规模集成应用。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应扫频激励的弦式无线传感器


[0001]本专利技术属于土木工程结构运营安全智能监测领域，涉及一种自适应扫频激励的弦式无线传感器。

技术介绍

[0002]振弦传感器可用于建筑体压力、沉降、渗压、变形等物理量的监测，是工程质量与健康监测中应用较为广泛的一类传感器，其对应的采集装置为振弦采集仪。振弦采集仪可以将振弦传感器的毫伏级模拟信号进行放大与转换，将转换后的频率数据以数字的形式进行存储与分析。
[0003]现有的振弦式采集仪大部分采用低压扫频激振工作原理进行设计，相比于传统的高压拨弦激振工作原理，低压扫频具有电路结构简单、运行电压安全、输出模拟信号幅值大、时间长、频率测量精度高等特点，同时相比于高压拨弦会加速传感器线圈老化，低压扫频可以有效的保护线圈，延长弦式传感器的使用寿命。
[0004]现有振弦采集仪在小范围扫频时往往可以获得比较满意的结果，但是对于扫频范围较大的情况，采集仪会因扫频激振时间过长导致采集误差过大或者根本无法获取振动信号。并且现有的采集仪与弦式传感器是分离式的设计，采集时需要现场连接，人工采集，使用不便。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应扫频激励的弦式无线传感器，其特征在于所述弦式无线传感器包括传感器、激振系统、拾振系统和无线Lora收发系统，其中：所述传感器贴附于被测物体的表面或埋置于被测物体内部，利用激振系统激励传感器内部主体振弦发生振动，当振弦处于自由振动阶段时，利用拾振系统获取振弦的自由振动频率信息，并将获取的频率信息转换为相应的物理量变化，最后通过无线Lora收发系统将拾振系统获取的数据发送到目标服务器。2.根据权利要求1所述的自适应扫频激励的弦式无线传感器，其特征在于所述传感器为弦式传感器。3.一种利用权利要求1
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2任一项所述弦式无线传感器进行基于反馈策略的自适应扫频激励的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤一：传感器首次上电时，根据设定的扫频区间的长度，智能选择全频段扫频或分频段扫频；确定好扫频区间后，选择预扫频步长，在扫频区间内进行预扫频激励；预扫频结束后，在共振点的附近利用小步长进行快速复扫频，用以获取更精确的测量结果，其中：步骤二：步骤一中的扫频激励结束并成功激振后，通过主控芯片控制激励系统关闭，拾振系统打开，通过拾振系统不断获取振动的波形信息，根据拾振算法找到振动过程中的自由振动阶段，计算振动频率，并将振动频率保存在板载flash存储芯片中；步骤三：通过无线Lora技术实现传感器的无线组网，根据Lora网关的指令远程进行数据的采集工作，并最终通过无线Lora收发系统将采集数据发送到Lora网关；步骤四：当需要再次测量时，传感器首先读取flash存储芯片中的频率信息，并假设当前频率与存储频率相差不大，在取出的频率值上下10Hz范围内进行小步长快速扫频激励，控制快速扫频步长为0.1Hz，若可以有效激励，则省去频段的划分、预扫频与复扫频等操作，快速获取测量结果，若不能有效激励，则重复步骤一。4.根据权利要求3所述的基于反馈策略的自适应扫频激励的方法，其特征在于所述步骤一中，预扫频步长为1Hz到10Hz之间，初次预扫频激励时可以按照1Hz增量从1Hz步长到10Hz步长分别扫频，检测主体振弦的最大振动幅值，从而确定传感器的最佳预扫频步长。5.根据权利要求3所述的基于反馈策略的自适应扫频激励的方法，其特征在于所述步骤一中，复扫频步长固定为0.1Hz。6.根据权利要求3所述的基于反馈策略的自适应扫频激励的方法，其特征在于所述步骤一的具体步骤如下：步骤一一：系统根据设定的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，王凯田，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：