CN110398230A - 倾角传感器多点同步采集数据的方法 - Google Patents

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徐郁峰
郭奋涛
孔庆彦
陈兆栓
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Abstract

本发明公开了一种倾角传感器多点同步采集数据的方法，包括：在待测结构上布置多个倾角传感器，对所述传感器进行同频率设置与时间轴的校准；向所述多个倾角传感器发送数据采集指令，使全部传感器同时开始数据采集，所述传感器在数据采集完毕时，对采集的数据进行存储；向所述多个传感器发送数据返回指令，使每个所述传感器逐个传回所述储存的数据。本发明实施例能够实现多个倾角传感器在测量数据时，传感器之间同步采集数据，因而能更好地应用于实际工程测量中。

Description

倾角传感器多点同步采集数据的方法
技术领域
本发明涉及传感器测量技术领域，特别涉及一种倾角传感器多点同步采集数据的方法。
背景技术
倾角传感器又称倾斜传感器、测角仪或坡度传感器。当传感器在侧面和垂直方向上没有加速度，那么作用在它上面的只有重力加速度，重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的角度就是倾斜角度。
现阶段倾角传感器作为电子仪器，其数据通信一般分为同步通信与异步通信，实现同步通信对结构测量十分重要。如图1所示，同步通信是一种比特同步通信技术，要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号，只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符，使发收双方建立同步，此后便在同步时钟的控制下逐位发送/接收。没有数据发送时，传输线处于MARK状态。为了表示数据传输的开始，发送方先发送一个或两个特殊字符，该字符称为同步字符。当发送方和接收方达到同步后，就可以一个字符接一个字符地发送一大块数据，而不再需要用起始位和停止位了，这样可以明显地提高数据的传输速率。采用同步方式传送数据时，在发送过程中，收发双方还必须用一个时钟进行协调，用于确定串行传输中每一位的位置。接收数据时，接收方可利用同步字符使内部时钟与发送方保持同步，然后将同步字符后面的数据逐位移入，并转换成并行格式，供CPU读取，直至收到结束符为止。
由于采用了公共时钟，每个部件什么时候发送或接收信息都由统一的时钟规定，因此，同步通信具有较高的传输频率，可以实现高速度、大容量的数据传送。进行数据传输时，发送和接收双方要保持完全的同步，要求接收和发送设备必须使用同一时钟，发生时钟和接收时钟保持严格同步，同时硬件复杂，同步通信实现的成本较高。
单个传感器实现同步通信就比较复杂，若实现多个传感器间同步通信也就更加复杂，因为需要统一每个传感器的时钟，并且每一个通讯通道要有足够的带宽进行数据的不断传输。这导致传感器多点同步采集方式十分复杂，不利于需要同步通信方式实现数据采集的工程应用。结构上实现传感器多点同步采集能够保证测量的结果为结构同一时刻的测量值，对反映结构瞬间状态变化十分重要。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种倾角传感器多点同步采集数据的方法，能够实现多个倾角传感器在测量数据时，传感器之间同步采集数据，因而能更好地应用于实际工程测量中。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种倾角传感器多点同步采集数据的方法，其特征在于，包括：
在待测结构上布置多个倾角传感器，对所述传感器进行同频率设置与时间轴的校准；
向所述多个倾角传感器发送数据采集指令，使全部传感器同时开始数据采集，所述传感器在数据采集完毕时，对采集的数据进行存储；
向所述多个传感器发送数据返回指令，使每个所述传感器逐个传回所述储存的数据。
进一步地，根据本发明实施例第一方面所述的方法，还包括对所述传回的数据进行解码处理，获取所述传感器的倾角值；
根据所述倾角值换算得出所述待测结构的变形值。
根据本发明实施例第一方面所述的方法，所述数据采集指令包括开始采集数据的时间和每次采集数据的时间间隔，其中，每个所述传感器开始采集数据的所述时间间隔相同。
根据本发明实施例第一方面所述的方法，所述使全部传感器同时开始数据采集包括：多个传感器同时接收到所述数据采集指令后，立即开始采集数据，或者收到所述数据采集指令后，所述多个传感器以某一时刻同时开始采集数据。
本发明实施例的有益效果：
本发明实施例通过测量某一段时间内倾角传感器的变化值，实现同步采集，能更好地应用于实际工程测量中。此外，本发明实施例对多个传感器发送采集指令，每个传感器响应指令同时开始采集数据，并将采集到的数据存储在自身中；将数据传输回终端时，对每个传感器发送数据返回指令，使每个传感器逐个传回数据，而并不是每个传感器接收到采集指令后，立刻将采集到的数据传输至终端，保证了数据采集的同步性而减少了通信数据的传输量，有效提高了通信效率，降低了数据传输的错误率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1为本发明背景技术中同步通信示意图；
图2为本发明实施例倾角传感器多点同步采集数据的方法流程图；
图3为根据本发明实施例的方法测量简支梁结构振动时的测量示意图；
图4为根据本发明实施例的方法测量的简支梁的动态变形曲线。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
参照图1，本发明实施例提供了一种倾角传感器多点同步采集数据的方法，该方法包括：
在待测结构上布置多个倾角传感器，对所有倾角传感器进行同频率设置与时间轴的校准；
向所有倾角传感器发送数据采集指令，使全部传感器同时开始数据采集，倾角传感器在数据采集完毕时，对采集的数据进行存储；
向多个倾角传感器发送数据返回指令，使每个倾角传感器逐个传回所述储存的数据。
在本实施例中，倾角传感器的输出频率是可以调节的，调节待测结构上布置的所有的倾角传感器的输出频率相同，在实际应用中，可以通过示波器检验多个倾角传感器的输出波形判断输出频率是否相同。同时，将所有倾角传感器的时间轴校准为零。
进一步地，根据本发明实施例的方法，还包括对所述传回的数据进行解码处理，获取所述传感器的倾角值；根据所述倾角值换算得出所述待测结构的变形值，从而更好的将所述传感器测量值应用于工程测量中。
本实施例中，数据采集指令包括开始采集数据的时间和每次采集数据的时间间隔，其中，每个所述传感器开始采集数据的所述时间间隔相同。这样保证了多个传感器同时接收到采集指令同时开始采集数据，并保证传感器每次采集的时间间距相同，实现测量的结果为待测结构同一时刻的测量值，实现倾角传感器多点同步采集数据。
根据本发明实施例的方法，使全部传感器同时开始数据采集包括：多个传感器同时接收到所述数据采集指令后，立即开始采集数据，或者收到所述数据采集指令后，所述多个传感器以某一时刻同时开始采集数据，保证所有倾角传感器同时开始采集数据。
参照图3，为本发明实施例的一种具体实施方式。在简支梁上安装倾角传感器1、2、3、4。实验开始前，对倾角传感器进行同频率设置及时间轴校准。试验开始时，先静置2分钟记录倾角传感器的读数。将2分钟内各个倾角传感器读数的均值作为各自的初始值，然后在简支梁上进行重物加载。待简支梁稳定后，记录倾角传感器2分钟内的读数。在简支梁静止加载状态下，在跨中位置给予一个瞬间的竖向力，使简支梁在弹性变形阶段内发生竖向的自由振动。
采用多点同步采集测量方式记录梁结构振动时的数据，并转换成角度。部分角度测量数据如表1所示。由数据可以看出，设置了频率和时间轴后，每个传感器以同一起始时间开始，并以同一时间间距进行采集数据。
表1传感器角度测量数据
如图4所示，将获得的倾角数据进行换算，得到简支梁的动态变形曲线。曲线3为静止加载状态下简支梁的变形曲线，曲线1、4为未经同步处理时的简支梁变形曲线，曲线2为经同步处理后的简支梁动态变形曲线。由图可以得出，使用倾角传感器多点同步采集方式后，由其得到的测试结果的动态变形曲线比没有同步处理时的更为合理，动态变形曲线基本符合加载后简支梁做自由振动时的变形形状。
由此可以说明，利用本发明实施例倾角传感器多点同步采集的方法能实现数据的同步采集以此获得多个倾角传感器在待测结构上同一时刻的测量值。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种倾角传感器多点同步采集数据的方法，其特征在于，包括：
在待测结构上布置多个倾角传感器，对所述传感器进行同频率设置与时间轴的校准；
向所述多个倾角传感器发送数据采集指令，使全部传感器同时开始数据采集，所述传感器在数据采集完毕时，对采集的数据进行存储；
向所述多个传感器发送数据返回指令，使每个所述传感器逐个传回所述储存的数据。
2.如权利要求1所述的倾角传感器多点同步采集数据的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述传回的数据进行解码处理，获取所述传感器的倾角值；
根据所述倾角值换算得出所述待测结构的变形值。
3.如权利要求1所述的倾角传感器多点同步采集数据的方法，其特征在于，所述数据采集指令包括开始采集数据的时间和每次采集数据的时间间隔，其中，每个所述传感器开始采集数据的所述时间间隔相同。
4.如权利要求1所述的倾角传感器多点同步采集数据的方法，其特征在于，所述使全部传感器同时开始数据采集包括：多个传感器同时接收到所述数据采集指令后，立即开始采集数据，或者收到所述数据采集指令后，所述多个传感器以某一时刻同时开始采集数据。
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