CN107990919A - 一种振弦传感器的自适应数据采集方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土木工程领域，公开了一种振弦传感器的自适应数据采集方法及装置，控制器通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；信号接收调理电路接收所述振弦传感器在所述脉冲激励信号作用下产生的频率信号，并将频率信号发送给所述控制器；所述控制器判断接收的频率信号的质量是否达标；当所述控制器判断接收的频率信号的质量未达标时，所述控制器将脉冲激励信号的电压增加预设数值，并通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；当所述控制器判断接收的频率信号的质量达标时，通过激发电路发送脉冲激励信号，通过信号接收调理电路采集频率信号，并基于采集到的频率信号进行数据处理。本发明采用自适应激励方法解决各种振弦传感器难激发、易激发损坏传感器、信号回收质量差的问题，提高了数据采集的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程领域，尤其涉及一种振弦传感器的自适应数据采集方法及装置。
背景技术
振弦传感器广泛应用于房屋建筑、桥梁工程、复杂工业环境，且原理简单实现方便等特点。但数据回收麻烦，且回收后的数据为二次物理数据，需要特定的转换关系计算后才能得到目标数据并通过大量数据获取被测量的变法趋势。而目前市面上使用者也难以掌握如此多的转换公式和趋势判断技巧。
振弦采集仪采集振弦传感器信号时，需要先发送高压激励信号至振弦传感器线圈，当钢弦起振后，采集电路拾取线圈感应信号，计算传感器频率和信号幅值，从而完成一次振弦传感器采集。振弦传感器正常时，振弦采集仪发送的高压信号经过线圈，然后回到振弦采集仪，形成一个完整激励回路。但是当振弦传感器异常时，此时振弦采集仪向振弦传感器发送高压激励信号，可能会损坏振弦传感器和振弦采集仪。
现有技术中，振弦传感器数据获取主要存在如下问题：
传感器不易激发、传感器过度激发受损、信号回收质量差和数据难管理等，对于需要长期监测的项目数据获取困难、数据管理繁琐、数据不直观等问题
发明内容
本发明提供一种振弦传感器的自适应数据采集方法及装置，解决现有技术中传感器不易激发、传感器过度激发受损、信号回收质量差、数据获取困难、数据难管理的技术问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种振弦传感器的自适应数据采集方法，包括：
控制器通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；
信号接收调理电路接收所述振弦传感器在所述脉冲激励信号作用下产生的频率信号，并将频率信号发送给所述控制器；
所述控制器判断接收的频率信号的质量是否达标；
当所述控制器判断接收的频率信号的质量未达标时，所述控制器将脉冲激励信号的电压增加预设数值，并通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；
当所述控制器判断接收的频率信号的质量达标时，通过激发电路发送脉冲激励信号，通过信号接收调理电路采集频率信号，并基于采集到的频率信号进行数据处理。
一种振弦传感器的自适应数据采集装置，包括：
控制器，用于通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；用于判断接收的频率信号的质量是否达标；当判断接收的频率信号的质量未达标时，将脉冲激励信号的电压增加预设数值，并通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；当判断接收的频率信号的质量达标时，通过激发电路发送脉冲激励信号，通过信号接收调理电路采集频率信号，并基于采集到的频率信号进行数据处理；
激发电路，用于为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；
信号接收调理电路，用于接收所述振弦传感器在所述脉冲激励信号作用下产生的频率信号，并将频率信号发送给所述控制器。
本发明提供一种振弦传感器的自适应数据采集方法及装置，控制器通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；信号接收调理电路接收所述振弦传感器在所述脉冲激励信号作用下产生的频率信号，并将频率信号发送给所述控制器；所述控制器判断接收的频率信号的质量是否达标；当所述控制器判断接收的频率信号的质量未达标时，所述控制器将脉冲激励信号的电压增加预设数值，并通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；当所述控制器判断接收的频率信号的质量达标时，通过激发电路发送脉冲激励信号，通过信号接收调理电路采集频率信号，并基于采集到的频率信号进行数据处理。本发明采用自适应激励方法解决各种振弦传感器难激发、易激发损坏传感器、信号回收质量差的问题，提高了数据采集的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种振弦传感器的自适应数据采集方法流程图；
图2为本发明实施例的一种振弦传感器的自适应数据采集装置结构示意图；
图3为本发明实施例的一种激发电路的结构示意图；
图4为本发明实施例的一种信号接收调理电路的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种振弦传感器的自适应数据采集方法，如图1所示，包括：
步骤101、控制器通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；
其中，所述控制器通过激发电路向多个连通有振弦式传感器的通道依次发送脉冲激励信号，其中，激发电路和信号检测调理电路与不同振弦传感器连接有多个通道。
步骤102、信号接收调理电路接收所述振弦传感器在所述脉冲激励信号作用下产生的频率信号，并将频率信号发送给所述控制器；
其中，步骤102具体可以包括：
步骤102-1、将所述振弦传感器在所述脉冲激励信号作用下产生的频率信号进行多级滤波和放大；
步骤102-2、将多级滤波和放大后的频率信号发送给所述控制器
步骤103、所述控制器判断接收的频率信号的质量是否达标，当所述控制器判断接收的频率信号的质量未达标时，跳转至步骤104继续执行，当所述控制器判断接收的频率信号的质量达标时，跳转至步骤105继续执行；
其中，所述控制器判断接收的频率信号的质量是否达标可以通过判断接收的激发频率信号有无预设数量的有效波形。信号质量判断:每次信号经硬件多级滤波和放大后被处理器高速捕捉，并将捕捉后的数据进行数字滤波处理最终判断此次激发后有无256个有效波形，如果无则说明激励能量不足，导致激励后的阻尼震荡维持时间不足，故需要提高激励输出。反之则激发成功。
步骤104、所述控制器将脉冲激励信号的电压增加预设数值，并通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；
其中，脉冲激励信号的电压为处理器可控，电压控制输出依据为每次回收信号的质量。每次脉冲激励信号的电压均从最低电压开始(10V DC)开始每次步长10V，逐次增加，当回收信号质量达标后累计触发多次后稳定脉冲输出。
步骤105、通过激发电路发送脉冲激励信号，通过信号接收调理电路采集频率信号，并基于采集到的频率信号进行数据处理。
步骤105之后，存储频率信号的质量达标的电压值及与不同振弦传感器连接的通道标识，以便后续采集振弦传感器时，可以直接读取存储的电压值和通道标识发送脉冲激励信号。
本发明提供一种振弦传感器的自适应数据采集方法，控制器通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；信号接收调理电路接收所述振弦传感器在所述脉冲激励信号作用下产生的频率信号，并将频率信号发送给所述控制器；所述控制器判断接收的频率信号的质量是否达标；当所述控制器判断接收的频率信号的质量未达标时，所述控制器将脉冲激励信号的电压增加预设数值，并通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；当所述控制器判断接收的频率信号的质量达标时，通过激发电路发送脉冲激励信号，通过信号接收调理电路采集频率信号，并基于采集到的频率信号进行数据处理。本发明采用自适应激励方法解决各种振弦传感器难激发、易激发损坏传感器、信号回收质量差的问题，提高了数据采集的可靠性。
本发明实施例还提供了一种振弦传感器的自适应数据采集装置，如图2所示，包括：
控制器，用于通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；用于判断接收的频率信号的质量是否达标；当判断接收的频率信号的质量未达标时，将脉冲激励信号的电压增加预设数值，并通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；当判断接收的频率信号的质量达标时，通过激发电路发送脉冲激励信号，通过信号接收调理电路采集频率信号，并基于采集到的频率信号进行数据处理；
激发电路，用于为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；
信号接收调理电路，用于接收所述振弦传感器在所述脉冲激励信号作用下产生的频率信号，并将频率信号发送给所述控制器。
其中，还可以包括通道切换与信号隔离电路，所述通道切换与信号隔离电路分别与激发电路、信号检测调理电路和不同振弦传感器连接，所述通道切换与信号隔离电路用于向多个连通有振弦式传感器的通道依次发送脉冲激励信号。
所述信号接收调理电路，包括：
滤波放大电路单元，用于将所述振弦传感器在所述脉冲激励信号作用下产生的频率信号进行多级滤波和放大；
信号发送电路单元，将多级滤波和放大后的频率信号发送给所述控制器。
如图3和图4分别为实际应用过程中，激发电路和信号接收调理电路的实际电路结构示意图。
所述控制器具体通过判断接收的激发频率信号有无256个有效波形来判断接收的频率信号的质量是否达标。
还包括存储器，用于当所述控制器判断接收的频率信号的质量达标时，存储频率信号的质量达标的电压值及与不同振弦传感器连接的通道标识。
本发明采样自适应激励方法解决数据读取问题，智能软件转换和数据趋势以分析方便项目管理。自适应激励读数，在如何给定需要的激励电压和如何判断信号质量问题上，经过上百次实验最终到达预期效果。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种振弦传感器的自适应数据采集方法及装置，其特征在于，包括：
控制器通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；
信号接收调理电路接收所述振弦传感器在所述脉冲激励信号作用下产生的频率信号，并将频率信号发送给所述控制器；
所述控制器判断接收的频率信号的质量是否达标；
当所述控制器判断接收的频率信号的质量未达标时，所述控制器将脉冲激励信号的电压增加预设数值，并通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；
当所述控制器判断接收的频率信号的质量达标时，通过激发电路发送脉冲激励信号，通过信号接收调理电路采集频率信号，并基于采集到的频率信号进行数据处理。
2.根据权利要求1所述的振弦传感器的自适应数据采集方法，其特征在于，所述控制器通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号，包括：
所述控制器通过激发电路向多个连通有振弦式传感器的通道依次发送脉冲激励信号，其中，激发电路和信号检测调理电路与不同振弦传感器连接有多个通道。
3.根据权利要求1所述的振弦传感器的自适应数据采集方法，其特征在于，所述信号接收调理电路接收所述振弦传感器在所述脉冲激励信号作用下产生的频率信号，并将频率信号发送给所述控制器，包括：
将所述振弦传感器在所述脉冲激励信号作用下产生的频率信号进行多级滤波和放大；
将多级滤波和放大后的频率信号发送给所述控制器。
4.根据权利要求1所述的振弦传感器的自适应数据采集方法，其特征在于，所述控制器判断接收的频率信号的质量是否达标，包括：
所述控制器判断接收的激发频率信号有无256个有效波形。
5.根据权利要求1所述的振弦传感器的自适应数据采集方法，其特征在于，当所述控制器判断接收的频率信号的质量达标时，存储频率信号的质量达标的电压值及与不同振弦传感器连接的通道标识。
6.一种振弦传感器的自适应数据采集装置，其特征在于，包括：
控制器，用于通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；用于判断接收的频率信号的质量是否达标；当判断接收的频率信号的质量未达标时，将脉冲激励信号的电压增加预设数值，并通过激发电路为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；当判断接收的频率信号的质量达标时，通过激发电路发送脉冲激励信号，通过信号接收调理电路采集频率信号，并基于采集到的频率信号进行数据处理；
激发电路，用于为连通有振弦传感器的通道提供脉冲激励信号；
信号接收调理电路，用于接收所述振弦传感器在所述脉冲激励信号作用下产生的频率信号，并将频率信号发送给所述控制器。
7.根据权利要求6所述的振弦传感器的自适应数据采集装置，其特征在于，还包括通道切换与信号隔离电路，所述通道切换与信号隔离电路分别与激发电路、信号检测调理电路和不同振弦传感器连接，所述通道切换与信号隔离电路用于向多个连通有振弦式传感器的通道依次发送脉冲激励信号。
8.根据权利要求6所述的振弦传感器的自适应数据采集装置，其特征在于，所述信号接收调理电路，包括：
滤波放大电路单元，用于将所述振弦传感器在所述脉冲激励信号作用下产生的频率信号进行多级滤波和放大；
信号发送电路单元，将多级滤波和放大后的频率信号发送给所述控制器。
9.根据权利要求6所述的振弦传感器的自适应数据采集装置，其特征在于，所述控制器具体通过判断接收的激发频率信号有无256个有效波形来判断接收的频率信号的质量是否达标。
10.根据权利要求6所述的振弦传感器的自适应数据采集装置，其特征在于，还包括存储器，用于当所述控制器判断接收的频率信号的质量达标时，存储频率信号的质量达标的电压值及与不同振弦传感器连接的通道标识。
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