一种单路交流信号解算多处位置信息的测量系统及方法技术方案

本申请公开了一种单路交流信号解算多处位置信息的测量系统及方法，包括：频率特征模块，用于将若干个待测物体位置的变换，转换成第一输出信号，所述第一输出信号包括与若干个待测物体位置的变换一一对应的交流电压信号；加法电路模块，用于将所述第一输出信号进行叠加，生成第二输出信号，所述第二输出信号包括单个交流电压信号；采样系统模块，用于将所述第二输出信号转换成数字信号，获得所述第二输出信号的幅频特性，根据所述幅频特性获得各个待测物体的位置。解决现有多位置信息采集系统的硬件成本过高的问题。实现降低了需要同时测量多处位置系统的硬件成本，并提高了系统采集的同步性的目的。的同步性的目的。的同步性的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种单路交流信号解算多处位置信息的测量系统及方法


[0001]本申请涉及计算机
，尤其涉及一种单路交流信号解算多处位置信息的测量系统及方法。

技术介绍

[0002]在工业生产或科研试验中有时需要对物体的位置进行采集,来实现安全监测或自动化控制等功能。常用的测量方法主要有以下几种：
[0003]一是利用能量波的传播时间来确定物体的位置，如使用雷达、超声波传感器、红外传感器等传感器采集。其优点是可以实现无接触测量，缺点是方向性差、对待测物体的测量面积有要求、而且系统中同一类的多个传感器不能同时工作，否则会相干扰。
[0004]二是使用相机对待测物体进行拍照，通过计算机处理后分析其图像特征对位置进行采集。其优点是可以实现无接触测量，缺点是硬件成本和软件研发成本较高，且对使用环境要求高，不适用于多尘、多沙等环境下的测量需求。
[0005]三是将物体的位移转化为系统中电阻值、电感值、电容值等参数的变化，从而通过传感器输出电压、电流、频率等电信号的变化来解算所测量物体的位置。这种采集方式测量方式灵活、结构简单、抗干扰能力强。较前两种测量方式相比适应工况多，对测量物体和使用环境的要求较少,更为常用且成本较为低廉，在机床加工、检测仪表等行业中得到了广泛的应用。
[0006]目前对于第三种测量方法，如果采集系统需要同时测量多个物体的位置，通常要为每一个物体的位置传感器的输出配置一个模数转换器的通道进行采集，且若有同时性的要求则对模数转换器的转换时间和采样电平保持时间有很高的要求，否则很难保证多通道数据采集的同时性。系统中需要测量的物体位置越多，所需要的模数转换器通道越多，对电路性能的要求也越高，这就极大的增加了多位置信息采集系统的硬件成本。

技术实现思路

[0007]本申请实施例提供一种单路交流信号解算多处位置信息的测量系统及方法，用以解决现有技术中系统中需要测量的物体位置越多，所需要的模数转换器通道越多，对电路性能的要求也越高，导致的极大的增加了多位置信息采集系统的硬件的问题。
[0008]为解决上述问题，本申请提供如下技术方案：
[0009]第一方面，本申请实施例提供一种单路交流信号解算多处位置信息的测量系统，包括：
[0010]频率特征模块，用于将若干个待测物体位置的变换，转换成第一输出信号，所述第一输出信号包括与若干个待测物体位置的变换一一对应的交流电压信号；
[0011]加法电路模块，用于将所述第一输出信号进行叠加，生成第二输出信号，所述第二输出信号包括单个交流电压信号；
[0012]采样系统模块，用于将所述第二输出信号转换成数字信号，获得所述第二输出信
号的幅频特性，根据所述幅频特性获得各个待测物体的位置。
[0013]进一步的，所述频率特征模块包括频率特征电路，所述频率特征电路包括：
[0014]振荡电路，用于将至少一个待测物体的位置变化转换成第一输出信号；
[0015]信号处理电路，用于将所述第一输出信号进行滤波和比例运算处理以改善信号质量,滤波处理用于衰减有效工作频段外的信号，比例运算处理将信号幅值调理至合适的水平。
[0016]进一步的，所述振荡电路包括文氏电桥振荡电路。
[0017]进一步的，若测量系统中存在多个频率特征电路，则每个频率特征电路的有效工作频段P不存在交集。
[0018]进一步的，所述加法电路模块采用加法电路，所述加法电路包括至少一个输入端和一个输出端，其中，至少一个输入端用于输入对应个数的频率特征电路输出的交流电压信号，一个输出端用于输出叠加后的交流电压信号。
[0019]进一步的，所述采样系统包括：
[0020]数模转换电路，用于将第二输出信号转换为数字信号；
[0021]计算机系统，用于对第二输出信号转换为数字信号进行傅里叶变换，获得第二输出信号的幅频特性，并根据幅频特性获得各个待测物体的位置。
[0022]第二方面，本说明书实施例还一种单路交流信号解算多处位置信息的测量方法，用于实现第一方面任一所述系统，包括：
[0023]获取第一输出信号，所述第一输出信号包括与若干个待测物体位置的变换一一对应的交流电压信号。
[0024]将所述第一输出信号进行叠加，生成第二输出信号，所述第二输出信号包括单个交流电压信号；
[0025]将所述第二输出信号转换成数字信号，获得所述第二输出信号的幅频特性，根据所述幅频特性获得各个待测物体的位置。
[0026]本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：系统通过输出一路模拟信号，就可以同时表示出系统多个物体的位置，且测量电路主要为模拟电路，抗干扰性好；系统中只需要配置一个模数转换器的通道就可以满足采集要求，且对模数转换器的转换时间和采样电平保持时间要求低，实现了低成本；可以实现非接触式测量，可使用于多尘、多沙或高温等恶劣的测量环境。
附图说明
[0027]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0028]图1为本说明实施例提供的一种单路交流信号解算多处位置信息的测量系统的结构示意图；
[0029]图2为本说明实施例提供的一种单路交流信号解算多处位置信息的测量系统的电路示意图；
[0030]图3为本说明实施例提供的一种单路交流信号解算多处位置信息的测量方法流程示意图。
[0031]图4为本说明实施例提供的频率特征电路中铁棒插入深度与输出信号频率的关系。
具体实施方式
[0032]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0033]目前，采集系统如果需要同时测量多个物体的位置，通常要为每一个物体的位置传感器的输出配置一个模数转换器的通道进行采集，且若有同时性的要求则对模数转换器的转换时间和采样电平保持时间有很高的要求，否则很难保证多通道数据采集的同时性。系统中需要测量的物体位置越多，所需要的模数转换器通道越多，对电路性能的要求也越高，这就极大的增加了多位置信息采集系统的硬件成本。
[0034]因此，本申请提供一种单路交流信号解算多处位置信息的测量系统，利用交流电压信号中可以包含多个频率信号信息的特点，通过频率特征电路将待测物体的位置变化转换为输出信号频率的变化，并通过加法电路模块对多个信号进行叠加输出，实现了只采集一路交流信号就能同时测量多个待测物体位置的功能。降低了需要同时测量多处位置系统的硬件成本，并提高了系统采集的同步性。
[0035]以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
[0036]本实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单路交流信号解算多处位置信息的测量系统，其特征在于，包括：频率特征模块，用于将若干个待测物体位置的变换，转换成第一输出信号，所述第一输出信号包括与若干个待测物体位置的变换一一对应的交流电压信号；加法电路模块，用于将所述第一输出信号进行叠加，生成第二输出信号，所述第二输出信号包括单个交流电压信号；采样系统模块，用于将所述第二输出信号转换成数字信号，获得所述第二输出信号的幅频特性，根据所述幅频特性获得各个待测物体的位置。2.如权利要求1所述的一种单路交流信号解算多处位置信息的测量系统，其特征在于，所述频率特征模块包括频率特征电路，所述频率特征电路包括：振荡电路，用于将至少一个待测物体的位置变化转换成第一输出信号；信号处理电路，用于将所述第一输出信号进行滤波和比例运算处理以改善信号质量,滤波处理用于衰减有效工作频段外的信号，比例运算处理将信号幅值调理至合适的水平。3.如权利要求2所述的一种单路交流信号解算多处位置信息的测量系统，其特征在于，所述振荡电路包括文氏电桥振荡电路。4.如权利要求3所述的一种单路交流信号解算多处位置信息的测量系统，其特征在于，所述振荡电路输出交流电压信号频率f与待测物体的位置x存在关系f＝F(x)，且设计的振荡电路输出信号的频率f在区间上具有单调性；式中，D为待测物体位置的有效量程、关系F(x)通过理论计算或通过实际测量数据拟合；在f＝F(x)的关系中，在区间上，称P为频率特征电路的有效工作频段。5.如权利要求4所述的一种单路交流信号解算多处位置信息的测量系统，其特征在于，若测量系统中存在多个频率特征电路，则每个频率特征电路的有效工作频段P不存在交集。6.如权利要求1所述的一种单路交流信号解算多处位置信息的测量系统，其特征在于，所述加法电路模块采用加法电路，所述加法电路包括至少一个输入端和一个输出端，其中，至少一个输入端用于输入对应个数的频率特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洪泰，刘庆山，殷彤，刘宇婧，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：