一种振弦式仪器的激振方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种振弦式仪器的激振方法和装置，该方法首先基于数字合成原理产生频率可调的正弦波形数据；通过并行DA转换器将该正弦波形数据转换为正弦波形信号；滤波电路滤掉高次谐波，将正弦波形信号平滑成光滑的正弦波形信号；再将光滑的正弦波形信号施加在振弦式仪器的频率测量线圈两端，在永磁体的作用下产生交变电磁力，驱动钢弦产生谐振。该方法产生的频率可调的正弦波形激振信号，提高了激励信号的精确控制能力，解决了传统激振方法采用脉冲方波所产生的各种局限性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及岩土工程的健康监测
，特别是应用于岩土工程的安全监测仪器中的振弦式仪器的激振方法和装置。
技术介绍
在对岩土工程的安全监测中，通常采用振弦式(或称钢弦式)仪器等安全监测仪器监测岩土工程的应力应变、温度、接缝开度、渗漏和变形等物理量，用以分析判断岩土工程的安全。振弦式仪器(或称振弦式传感器)由一根两端固定、均质的钢弦组成。钢弦长度为L，在感知外界作用力F(可以是岩土工程的应力应变、温度、接缝开度、渗漏和变形等)的时候，钢弦会产生AL的拉伸变形，在弹性范围内，同时考虑温度T的影响，权利要求1.一种振弦式仪器的激振方法，其特征在于，该方法包括下述步骤A、基于数字合成原理采用相互连接的逻辑控制器件和波形存储器产生频率可调的正弦波形数据，通过并行DA转换器将产生的正弦波形数据转换为正弦波形信号；B、滤波电路滤掉高次谐波，将正弦波形信号平滑成光滑的正弦波形信号；C、将光滑的正弦波形信号施加在振弦式仪器中的频率测量线圈两端，在永磁体的作用下产生交变电磁力，驱动钢弦产生谐振。2.根据权利要求1所述的振弦式仪器的激振方法，其特征在于，步骤A所述的逻辑控制器件包括逻辑控制模块、相位累加器和频率控制字寄存器，所述相位累加器与波形存储器相连，微处理器将正弦波形数据通过逻辑控制模块写入波形存储器，并写入频率控制字至频率控制字寄存器，以控制产生波形的频率，在参考时钟的作用下，相位累加器对输入的频率控制字进行累加，并且将相位累加器的输出作为读取波形存储器的地址，所述波形存储器输出正弦波形数据，通过微处理器更新频率控制字，得到频率可调的正弦波形数据。3.根据权利要求2所述的振弦式仪器的激振方法，其特征在于，所述逻辑控制器件为 FPGA或CPLD，所述相位累加器包括相位加法器和相位寄存器，微处理器将正弦波形数据通过FPGA/CPLD写入波形存储器，在参考时钟的作用下，输入的频率控制字由相位加法器进行累加，并且将相位寄存器的输出作为读取波形存储器的地址；和/或所述滤波电路为低通椭圆滤波器。4.根据权利要求2所述的振弦式仪器的激振方法，其特征在于，在执行步骤A的同时还执行下述步骤A’、通过幅度控制电路实现正弦波形数据的幅度调节，所述幅度控制电路包括串行DA 转换器以及由运算放大器组成的跟随器，通过微处理器更新幅度控制字以改变串行DA转换器的输出电压，将串行DA转换器输出至跟随器产生幅度控制信号，再将其输入至并行DA 转换器的参考电压端来控制步骤A中的并行DA转换器的参考电压，以实现输出波形数据的幅度调节。5.根据权利要求1至4之一所述的振弦式仪器的激振方法，其特征在于，在完成步骤B 后再将正弦波形信号进行功率放大以具有驱动能力，然后执行步骤C，将功率放大后的正弦波形信号施加在频率测量线圈两端。6.一种振弦式仪器的激振装置，其特征在于，包括依次连接的微处理器、逻辑控制器件、波形存储器、并行DA转换器和滤波电路，所述微处理器将波形数据通过逻辑控制器件写入波形存储器，所述波形存储器输出频率可调的正弦波形数据；所述正弦波形数据输入至并行DA转换器并转换为正弦波形信号输出，所述正弦波形信号输入至滤波电路平滑成光滑的正弦波形信号，所述滤波电路的输出连接至振弦式仪器的频率测量线圈两端，从而将所述光滑的正弦波波形施加在频率测量线圈两端，在永磁体的作用下产生交变电磁力， 驱动钢弦产生谐振。7.根据权利要求6所述的振弦式仪器的激振装置，其特征在于，所述逻辑控制器件包括逻辑控制模块、相位累加器和频率控制字寄存器，所述逻辑控制模块分别与微控制器和波形存储器相连，所述频率控制字寄存器与微处理器相连，所述相位累加器与波形存储器相连，微处理器将正弦波形数据通过逻辑控制模块写入波形存储器，在参考时钟的作用下， 对输入的频率控制字寄存器中的频率控制字进行累加，并且将相位累加器的输出作为读取波形存储器的地址，通过更新频率控制字，控制波形的频率，得到频率可调的正弦波形数据。8.根据权利要求7所述的振弦式仪器的激振装置，其特征在于，所述逻辑控制器件为 FPGA或CPLD，所述相位累加器包括相位加法器和相位寄存器，微处理器将正弦波形数据通过FPGA/CPLD写入波形存储器，在参考时钟的作用下，通过相位加法器对输入的频率控制字进行累加，并且将相位寄存器的输出作为读取波形存储器的地址；和/或所述滤波电路为低通椭圆滤波器。9.根据权利要求8所述的振弦式仪器的激振装置，其特征在于，还包括幅度控制电路， 所述幅度控制电路的输入端与微处理器相连，输出端与并行DA转换器的输入端相连，所述幅度控制电路包括串行DA转换器以及由运算放大器组成的跟随器，通过微处理器更新幅度控制字以改变串行DA转换器的输出电压，所述串行DA转换器输出至跟随器产生幅度控制信号，再将其输入至并行DA转换器的参考电压端来控制步骤A中的并行DA转换器的参考电压，以实现输出波形数据的幅度调节。10.根据权利要求6至9之一所述的振弦式仪器的激振装置，其特征在于，还包括功率放大电路，所述功率放大电路的输入端与滤波电路的输出端相连，所述功率放大电路将滤波电路输出的正弦波形信号进行功率放大以具有驱动能力，所述功率放大电路的输出端与频率测量线圈两端相连从而将功率放大后的正弦波形信号施加在频率测量线圈两端。全文摘要本专利技术涉及一种振弦式仪器的激振方法和装置，该方法首先基于数字合成原理产生频率可调的正弦波形数据；通过并行DA转换器将该正弦波形数据转换为正弦波形信号；滤波电路滤掉高次谐波，将正弦波形信号平滑成光滑的正弦波形信号；再将光滑的正弦波形信号施加在振弦式仪器的频率测量线圈两端，在永磁体的作用下产生交变电磁力，驱动钢弦产生谐振。该方法产生的频率可调的正弦波形激振信号，提高了激励信号的精确控制能力，解决了传统激振方法采用脉冲方波所产生的各种局限性。文档编号G01H11/02GK102353442SQ201110160440公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月15日 优先权日2011年6月15日专利技术者毛良明, 江修, 沈省三 申请人:基康仪器(北京)有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种振弦式仪器的激振方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：Ａ、基于数字合成原理采用相互连接的逻辑控制器件和波形存储器产生频率可调的正弦波形数据，通过并行ＤＡ转换器将产生的正弦波形数据转换为正弦波形信号；Ｂ、滤波电路滤掉高次谐波，将正弦波形信号平滑成光滑的正弦波形信号；Ｃ、将光滑的正弦波形信号施加在振弦式仪器中的频率测量线圈两端，在永磁体的作用下产生交变电磁力，驱动钢弦产生谐振。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江修，沈省三，毛良明，
申请(专利权)人：基康仪器北京有限公司，
类型：发明
国别省市：11