CN104180839A

CN104180839A - 一种关于振弦传感器的快速测量方法及检测电路

Info

Publication number: CN104180839A
Application number: CN201410333171.6A
Authority: CN
Inventors: 马冬梅; 段攀登; 蒋益兴; 徐晓东
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2014-12-03

Abstract

本发明公开了一种关于振弦传感器的快速测量方法及检测电路。该方法的步骤包括：在振弦传感器未接入电路前，升压电路开始升压；达到设定值后，升压电路维持在设定电压值处上下小范围内波动；一旦检测到振弦传感器接入到电路中，立即对振弦传感器进行激振，开始测量工作。该检测电路包括激振电路、振弦传感器接入检测电路和电平控制电路。激振电路的输入端与脉冲调制端PWM相连，输出端与电平控制电路的输入端相连，电平控制电路的输出端与振弦传感器的接入端相连，振弦传感器接入检测电路的输入端与振弦传感器的接入端相连。本发明使振弦传感器接入电路的第一时间便可对其进行激振，消除了振弦传感器的测量准备时间，实现了快速测量。

Description

一种关于振弦传感器的快速测量方法及检测电路

技术领域

本发明涉及一种关于振弦传感器的快速测量电路，尤其涉及一种当振弦传感器接入电路的第一时间即可实现快速测量的电路。

背景技术

振弦式传感器具有结构简单、精度高、长期稳定性好等特点，且其输出为频率信号，故可适应于长距离传输。因此，在大坝、桥梁、地铁、煤矿、基坑等工程安全监测中，被广泛的应用。

当前市场上的振弦式传感器的激振电路采用的都是周期性激励的方式，即升压电路不断给电容充电，使其电压升高（大约1秒钟的时间），当升高到一定的值后，电容作为电源开始对振弦式传感器进行激励，随后选频电路对传感器的输出信号进行处理，此过程大约需要0.5秒的时间，然后升压电路又重新开始升压，使电容充电。在这个过程中振弦传感器是否接入对于激振电路的工作流程没有影响，激振电容不断的处于升压、放电、再升压的循环过程中。当激振电路正处于升压的过程时接入振弦传感器，就要等到升压电路的值升高的设定值后才可能对传感器进行激励，这样的话就相当于推迟了开始测量的时间，不能及时得到所需的测量结果。

发明内容

为了克服以上存在的技术问题，本发明的目的是提供一种当振弦传感器接入电路的第一时间即可实现快速测量的电路。

本发明的技术方案是：

一种关于振弦传感器的快速测量方法，包括如下步骤：

（1）在振弦传感器未接入电路前，升压电路开始升压；

（2）达到设定值后，升压电路维持在设定电压值处上下小范围内波动；

（3）一旦检测到振弦传感器接入到电路中，立即对振弦传感器进行激振，开始测量工作。

一种关于振弦传感器的快速测量电路，包括激振电路、振弦传感器接入检测电路和电平控制电路；所述激振电路的输入端与脉冲调制端PWM相连，输出端与电平控制电路的输入端相连，电平控制电路的输出端与振弦传感器的接入端相连，所述振弦传感器接入检测电路的输入端与振弦传感器的接入端相连。

进一步，所述激振电路包括电阻R1、电感L1、三极管Q1、二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2，电阻R1的一端和电容C1的一端相连，另一端和脉冲调制端PWM以及三极管Q1的基极相连，三极管Q1的集电极和二极管D1的阴极、二极管D2的阳极以及电感L1的一端相连，电感L1的另一端与电容C1的一端相连，电容C1的另一端接地，三极管Q1的发射极、二极管D1的阳极以及电容C2的一端接地，电容C2的另一端以及二极管D2的阴极相连作为激振电路的输出端。

进一步，所述振弦传感器接入检测电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、双列开关二极管D4、电容C3、电容C4、电容C5、运算放大器U1，电阻R6的一端与振弦传感器的接入端相连，另一端与双列开关二极管D4的阴极相连，电容C3的一端与双列开关二极管D4的阳极接地，另一端与电阻R7的一端、双列开关二极管D4的连接端以及运算放大器U1的正极输入端相连，电阻R7的另与一端与振弦传感器的接入端相连，运算放大器U1的负极输入端与电压检测端ZXT_CHECK相连，运算放大器U1的输出端与电阻R8的一端以及相连，运算放大器U1的负极输入端与电压检测端ZXT_CHECK相连，电阻R8的另一端与电容C5的一端相连，电容C5的另一端与选频电路相连，运算放大器U1的负电源端接地，运算放大器U1的正电源端与电容C4的一端相连，电容C4的另一端接地。

进一步，所述电平控制电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、三极管Q2、三极管Q3、二极管D3，电阻R2的一端与激振电路的输出端相连，另一端与电阻R4的一端以及三极管Q2的发射极相连，电阻R4的另一端与电阻R5的一端以及三极管Q2的基极相连，电阻R5的另一端与三极管Q3的集电极相连，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与电平控制端VP_OUT相连，三极管Q2的集电极与二极管D3的阴极以及振弦传感器的接入端相连，二极管D3的阳极接地。

本发明的有益效果是：

当系统开始工作时，升压电路便开始升压，达到设定值后便维持在设定值处上下小范围内波动。一旦检测到振弦传感器接入到电路中，电容才开始放电，对振弦传感器进行激励，也就是说直接消除了振弦传感器的测量准备时间，实现了快速测量。

附图说明

图1是本发明的电路原理图；

图2是市场上现有的振弦传感器的测量电路在未接入振弦传感器前升压电路输出端的电压变化波形图；

图3是本发明的测量电路在未接入振弦传感器前升压电路输出端（图1中C2两端）的电压变化波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1所示是本发明的电路原理图。如图1所示，本发明关于振弦传感器的快速测量电路包括激振电路、振弦传感器接入检测电路和电平控制电路。激振电路的输入端与脉冲调制端PWM相连，输出端与电平控制电路的输入端相连，电平控制电路的输出端与振弦传感器的接入端相连，振弦传感器接入检测电路的输入端与振弦传感器的接入端相连。

作为本发明的优选实施例，激振电路包括电阻R1、电感L1、三极管Q1、二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2，其作用是使电容C2两端的电压不断升高，达到激振所需的电压值（比如150V）。电阻R1的一端和电容C1的一端相连，另一端和脉冲调制端PWM以及三极管Q1的基极相连，三极管Q1的集电极和二极管D1的阴极、二极管D2的阳极以及电感L1的一端相连，电感L1的另一端与电容C1的一端相连，电容C1的另一端接地，三极管Q1的发射极、二极管D1的阳极以及电容C2的一端接地，电容C2的另一端以及二极管D2的阴极相连作为激振电路的输出端。

作为本发明的优选实施例，振弦传感器接入检测电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、双列开关二极管D4、电容C3、电容C4、电容C5、运算放大器U1，电阻R6的一端与振弦传感器的接入端相连，另一端与双列开关二极管D4的阴极相连，电容C3的一端与双列开关二极管D4的阳极接地，另一端与电阻R7的一端、双列开关二极管D4的连接端以及运算放大器U1的正极输入端相连，电阻R7的另与一端与振弦传感器的接入端相连，运算放大器U1的负极输入端与电压检测端ZXT_CHECK相连，运算放大器U1的输出端与电阻R8的一端以及相连，运算放大器U1的负极输入端与电压检测端ZXT_CHECK相连，电阻R8的另一端与电容C5的一端相连，电容C5的另一端与选频电路相连，运算放大器U1的负电源端接地，运算放大器U1的正电源端与电容C4的一端相连，电容C4的另一端接地。

作为本发明的优选实施例，电平控制电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、三极管Q2、三极管Q3、二极管D3，电阻R2的一端与激振电路的输出端相连，另一端与电阻R4的一端以及三极管Q2的发射极相连，电阻R4的另一端与电阻R5的一端以及三极管Q2的基极相连，电阻R5的另一端与三极管Q3的集电极相连，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与电平控制端VP_OUT相连，三极管Q2的集电极与二极管D3的阴极以及振弦传感器的接入端相连，二极管D3的阳极接地。

当端口VP_OUT为高电平时，三极管Q3导通，从而三极管Q2也导通，此时电容C2可以作为电源对振弦传感器进行激振。振弦传感器接入检测电路通过检测ZXT_CHECK处的电压便可知道振弦传感器是否已经接入到电路中，如果检测到传感器已经接入，便可置VP_OUT为高电平，振弦传感器随即工作，然后开始进行测量；如果检测到传感器还没有接入，便保持VP_OUT为低电平，电容C2不放电，电容C2两端的电压值可以通过单片机控制一直保持在设定值（比如150V）附近波动，随时等待振弦传感器的接入，然后对其进行激振。

图2是现有技术中的关于振弦传感器的测量电路在未接入振弦传感器前升压电路输出端的电压变化波形图。如图2所示，振弦传感器未接入前，升压电路输出端的电压是一个充电——放电——再充电——再放电，不断循环的过程。在图2中，只有在1秒、2.5秒和4秒时，振弦传感器才能开始工作。例如，如果在1.5秒时，振弦传感器接入到电路中，那么它必须要等到2.5秒时才能工作。

图3是本发明的测量电路在未接入振弦传感器前升压电路输出端（图1中C2两端）的电压变化波形图。如图3所示，在振弦传感器未接入电路前，升压电路输出端一直保持高电压状态，一但传感器接入到电路中，便可立即开始测量工作。

虽然结合附图描述了本发明的具体电路原理图，但是本领域内熟练的技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims

1.一种关于振弦传感器的快速测量方法，包括如下步骤：

（1）在振弦传感器未接入电路前，升压电路开始升压；

2.一种关于振弦传感器的快速测量电路，其特征在于：包括激振电路、振弦传感器接入检测电路和电平控制电路；所述激振电路的输入端与脉冲调制端PWM相连，输出端与电平控制电路的输入端相连，电平控制电路的输出端与振弦传感器的接入端相连，所述振弦传感器接入检测电路的输入端与振弦传感器的接入端相连。

3.根据权利要求2所述的关于振弦传感器的快速测量电路，其特征在于：所述激振电路包括电阻R1、电感L1、三极管Q1、二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2，电阻R1的一端和电容C1的一端相连，另一端和脉冲调制端PWM以及三极管Q1的基极相连，三极管Q1的集电极和二极管D1的阴极、二极管D2的阳极以及电感L1的一端相连，电感L1的另一端与电容C1的一端相连，电容C1的另一端接地，三极管Q1的发射极、二极管D1的阳极以及电容C2的一端接地，电容C2的另一端以及二极管D2的阴极相连作为激振电路的输出端。

4.根据权利要求2所述的关于振弦传感器的快速测量电路，其特征在于：所述振弦传感器接入检测电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、双列开关二极管D4、电容C3、电容C4、电容C5、运算放大器U1，电阻R6的一端与振弦传感器的接入端相连，另一端与双列开关二极管D4的阴极相连，电容C3的一端与双列开关二极管D4的阳极接地，另一端与电阻R7的一端、双列开关二极管D4的连接端以及运算放大器U1的正极输入端相连，电阻R7的另与一端与振弦传感器的接入端相连，运算放大器U1的负极输入端与电压检测端ZXT_CHECK相连，运算放大器U1的输出端与电阻R8的一端以及相连，运算放大器U1的负极输入端与电压检测端ZXT_CHECK相连，电阻R8的另一端与电容C5的一端相连，电容C5的另一端与选频电路相连，运算放大器U1的负电源端接地，运算放大器U1的正电源端与电容C4的一端相连，电容C4的另一端接地。

5.根据权利要求2所述的关于振弦传感器的快速测量电路，其特征在于：所述电平控制电路包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、三极管Q2、三极管Q3、二极管D3，电阻R2的一端与激振电路的输出端相连，另一端与电阻R4的一端以及三极管Q2的发射极相连，电阻R4的另一端与电阻R5的一端以及三极管Q2的基极相连，电阻R5的另一端与三极管Q3的集电极相连，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与电平控制端VP_OUT相连，三极管Q2的集电极与二极管D3的阴极以及振弦传感器的接入端相连，二极管D3的阳极接地。