CN105628185A - 一种振弦传感器三倍频屏蔽方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种振弦传感器三倍频屏蔽方法，属于传感器测量范畴，涉及振弦式传感器测量系统，特别涉及一种振弦式传感器测量系统对三倍频屏蔽的方法。振弦传感器采集时，振弦采集仪首先控制传感器激励电路，对振弦传感器的激励线圈发送高压激励信号，使得振弦传感器的钢弦受力被拉，然后激励结束后，钢弦做简谐振动运动，激励完成后，振弦传感器在线圈产生一个感应电动势，振弦采集仪然后通过信号采集电路采集，采集完成后，经过ADC转换电路后，ADC转换结果由单片机读取，然后执行FFT算法，经过FFT算法后的数据，再次进行三倍频屏蔽算法，排除异常的频率值，得出正确的频率；振弦采集仪将频率值通过无线的方式将数据上传至云平台。
Description
技术领域
本发明涉及一种振弦传感器三倍频屏蔽方法，属于传感器测量范畴，涉及振弦式传感器测量系统，特别涉及一种振弦式传感器测量系统对三倍频屏蔽的方法。
背景技术
振弦式传感器是目前国内外普遍重视和广泛应用的一种非电量电测的传感器。由于振弦传感器直接输出振弦的自振频率信号，因此，具有抗干扰能力强、受电参数影响小、零点飘移小、受温度影响小、性能稳定可靠、耐震动、寿命长等特点。振弦传感器已经广泛用于工程、科研的长期监测项目中。振弦采集仪是用于采集振弦传感器的仪器设备，主要由激振电路、信号采集电路、温度采集电路、数据处理等部分组成。通常采集仪通过扫频的激励方法激励振弦传感器，激振后，采集电路采集感应信号，并通过AD转换后，单片机通过计算得出信号的频率。
但是在实际使用过程中，由于机械和生产工艺等原因，振弦采集设备采集振弦传感器时，会出现三倍频问题，导致数据分析时数据错误，影响整个系统监测。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明专利的目的在于提供一种振弦传感器关于三倍频异常的屏蔽方法，可以有效的解决采集过程中采集频率错误的问题，得到传感器真实的频率值。
通过三倍频屏蔽算法，可以使得振弦采集仪在采集振弦传感器时，对采集得到的频率进行计算判断，如果判断采集得到的频率值为振弦传感器的三倍频，则将该频率值舍弃，重新计算得到振弦传感器的真实频率值。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种振弦传感器三倍频屏蔽方法，该屏蔽方法：
振弦传感器采集时，振弦采集仪首先控制传感器激励电路，对振弦传感器的激励线圈发送高压激励信号，使得振弦传感器的钢弦受力被拉，然后激励结束后，钢弦做简谐振动运动，激励完成后，振弦传感器在线圈产生一个感应电动势，振弦采集仪然后通过信号采集电路采集，采集完成后，经过ADC转换电路后，ADC转换结果由单片机读取，然后执行FFT算法，经过FFT算法后的数据，再次进行三倍频屏蔽算法，排除异常的频率值，得出正确的频率；振弦采集仪将频率值通过无线的方式将数据上传至云平台；
三倍频屏蔽算法首先判断振弦采集仪设置的采样频率，如果采样频率为8K，则退出三倍频屏蔽算法，如果是16K或32K采样速率，则继续执行；
然后查找频谱中幅值最大的前面三个点，判断对应频率之间的关系，如果满足三倍频的判断条件，则确认为三倍频，而不是传感器的真实频率，然后取频谱中第二大的幅值对应的频率为传感器的真实频率值。
ADC转换为24位转换芯片。
经过FFT算法后的数据得出信号频率值以及幅值。
本发明的有益效果：
本发明有效的解决了振弦传感器采集时存在三倍频的问题，通过三倍频屏蔽算法，可以保证采集的频率正确。
附图说明
图1为本发明的振弦传感器信号处理框图；
图2为本发明的三倍频屏蔽算法流程图。
具体实施方式
下面结合附图1、2对本发明进行详细描述：
振弦采集设备由单片机最小系统、存储部分、激励电路、信号采集电路、电源电路、通信电路组成。
振弦采集仪采集传感器信号时，单片机控制激励电路发送高压激励信号，使得振弦传感器的钢弦受力被拉，然后激励结束后，钢弦做简谐振动运动，在传感器线圈中感应出感应电动势。
所述的振弦采集设备的单片机控制信号采集电路开始工作，采集感应信号并进行AD转换，振弦采集仪使用的ADC转换为24位转换芯片。
振弦采集设备的数据进入单片机后，经过FFT算法运算，得出信号频率值以及幅值。
存储部分可以用于存储采集的频率数据，将采集的数据循环存储，可以使得前期采集的数据不会丢失。
存储部分的存储容量大，可以存储一百万条以上的历史数据，按照现场使用要求采集，存储时间可以达到几年以上。
电源电路，振弦采集仪采用宽电压输入范围，振弦采集仪可以在9V~18V的供电电压范围内工作。
电源电路，电源接入方式采用两种不同的方式，方便现场接线使用。
根据振弦采集仪设定的采样频率，判定是否需要进行三倍频屏蔽算法。
经过FFT计算得到的频域谱，通过循环对比查找到频域谱中的幅值最大的三个点。
比较幅值最大的两个点对应频率的关系，并且幅值之间的比例关系，如果满足三倍频的关系条件，则判断为三倍频。
根据三倍频屏蔽算法得到的频率，确定为振弦传感器的真实频率值。
Claims (3)
1.一种振弦传感器三倍频屏蔽方法，该屏蔽方法的特征在于：
振弦传感器采集时，振弦采集仪首先控制传感器激励电路，对振弦传感器（5）的激励线圈发送高压激励信号，使得振弦传感器的钢弦受力被拉，然后激励结束后，钢弦做简谐振动运动，激励完成后，振弦传感器（5）在线圈产生一个感应电动势，振弦采集仪然后通过信号采集电路（1）采集，采集完成后，经过ADC转换电路后，ADC转换结果由单片机读取，然后执行FFT算法（2），经过FFT算法（2）后的数据，再次进行三倍频屏蔽算法（3），排除异常的频率值，得出正确的频率；振弦采集仪将频率值通过无线的方式将数据上传至云平台（4）；
三倍频屏蔽算法（3）首先判断振弦采集仪设置的采样频率，如果采样频率为8K，则退出三倍频屏蔽算法，如果是16K或32K采样速率，则继续执行；
然后查找频谱中幅值最大的前面三个点，判断对应频率之间的关系，如果满足三倍频的判断条件，则确认为三倍频，而不是传感器的真实频率，然后取频谱中第二大的幅值对应的频率为传感器的真实频率值。
2.根据权利要求1所述的振弦传感器三倍频屏蔽方法，其特征在于：ADC转换为24位转换芯片。
3.根据权利要求1所述的振弦传感器三倍频屏蔽方法，其特征在于：经过FFT算法（2）后的数据得出信号频率值以及幅值。
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