CN110830406B - 一种透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪及解调方法 - Google Patents

一种透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪及解调方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪，包括VCO电路、放大器、功分器、检波器、第一发射端口、第二发射端、第一接收端口、第二接收端口以及传感器，所述的VCO电路通过放大器与功分器相连接，所述的功分器通过第一发射端口和第二发射端口分流，所述的第一发射端口和第二发射端口分别通过传感器与第一接收端口和第二接收端口相连接，所述的第一接收端口和第二接收端口相连接还分与检波器相连接。通过上述方式，本发明提供的透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪及解调方法，实时动态监测传感器状态，循环扫描获取动态频率偏移，根据频偏计算形变量，精度高、误差小、环境适应能力强。

Description

一种透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪及解调方法
技术领域
本发明涉及应变监测的技术领域，尤其涉及一种透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪及解调方法。
背景技术
同轴电缆应变传感器是一种传感器，可以应用应变监测的场景，例如管道形变监测，桥梁形变监测、铁轨形变监测等大范围的形变监测。而解调仪是解调同轴电缆应变传感器的，从而可应用在多个应变监测的领域内。
目前市场上还没有专门用于解调同轴电缆应变传感器的调节仪等设备，现有技术中解调同轴电缆应变传感器时，需要使用矢量网络分析仪。矢量网络分析仪尤其是在生产测试中更是产品功能、性能测试必不可少的一个测量标尺。但是，矢量网络分析仪是一种通用电磁波能量的测试设备，无法运用于实际工程中，对使用环境具有很强的局限性，且解调方法比较复杂，测量精度低，难以满足现代高精度的要求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪，实时动态监测传感器状态，循环扫描获取动态频率偏移，根据频偏计算形变量，精度高、误差小、环境适应能力强。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪，包括VCO电路、放大器、功分器、检波器、第一发射端口、第二发射端、第一接收端口、第二接收端口以及传感器，所述的VCO电路通过放大器与功分器相连接，所述的功分器通过第一发射端口和第二发射端口分流，所述的第一发射端口和第二发射端口分别通过传感器与第一接收端口和第二接收端口相连接，所述的第一接收端口和第二接收端口相连接还分与检波器相连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述的VCO电路发出微波射频信号。
在本发明一个较佳实施例中，所述的传感器采用弱反射强透射方式监测同轴电缆珐珀式传感器。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供了一种透射式同轴电缆珐珀传感器的解调方法，包括以下具体步骤：
a、初始化
包括MCU初始化、VCO初始化和外置ADC初始化；
b、数据监听
对串口进行数据监听解析数据分析指令分配任务标签；
c、任务执行
根据任务标签执行任务，任务包括通讯指令分析、数据传输、数据处理、数据采集。
本发明的有益效果是：本发明的透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪剂调节方法，实时动态监测传感器状态，循环扫描获取动态频率偏移，根据频偏计算形变量，精度高、误差小、环境适应能力强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪的结构框图；
图2是本发明透射式同轴电缆珐珀传感器的解调方法的流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例包括：
一种透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪，包括VCO电路、放大器、功分器、检波器、第一发射端口、第二发射端、第一接收端口、第二接收端口以及传感器，所述的VCO电路通过放大器与功分器相连接，所述的功分器通过第一发射端口和第二发射端口分流，所述的第一发射端口和第二发射端口分别通过传感器与第一接收端口和第二接收端口相连接，所述的第一接收端口和第二接收端口相连接还分与检波器相连接。
上述中，所述的VCO电路发出微波射频信号；所述的传感器采用弱反射强透射方式监测同轴电缆珐珀式传感器。
工作原理：VCO电路产生微波射频信号通过放大器进行功率放大、再经过功分进行分流处理，经过传感器最终返回检波器进行检测功率幅值。
首先扫描幅频特性，寻找幅值最高峰值点；在幅值选取一段数据进行拟合获取拟合最高峰值点；循环扫描获取动态频率偏移，最后根据频偏计算形变量。
如图2所示，本发明还提供了一种透射式同轴电缆珐珀传感器的解调方法，包括以下具体步骤：
a、初始化
包括MCU初始化、VCO初始化和外置ADC初始化。
MCU初始化主要是设置MCU的管脚的输入输出状态、串口中断的使能及其参数设置、定时器的使能及器参数设置；
Vco初始化主要是使能VCO芯片以及设置VCO初始寄存器参数；
外置ADC初始化主要是使能ADC芯片、设置SPI总线参数。
b、数据监听
对串口进行数据监听解析数据分析指令分配任务标签。
监听过程：
当串口中断被触发时，串口缓存不停的接收数据、同时串口接收数据指针更新，当串口接收指针不再更新，或者是串口数据超过设置得最大接收长度时，分析串口缓存的数据，根据通信协议的内容进行判断指令，同时根据制定分配更新任务标签。
c、任务执行
根据任务标签执行任务，任务包括通讯指令分析、数据传输、数据处理、数据采集。
任务执行的过程：
当任务标签被更新，判断任务标签输出哪种任务，此时处理任务，任务包含数据采集任务、数据处理任务、数据传输任务。处理完一次任务后清零任务标签等待下一次任务标签的更新。
其中，
指令分析：
根据通信协议分析指令内容，内容包含传感器参数配置、解调仪扫描配置、解调仪扫频参数配置，
每一条协议都有对应的数字唯一标识(控制命令字节)根据该字节判断协议的指令内容。
数据传输：
根据数据传输指令将需要的数据通过串口传输给上位机。
数据采集：
根据任务标签、传感器配置参数、解调仪扫频参数以及解调仪扫描参数实时对数据进行采集。
数据处理：
数据处理包括ADC采集滤波、数据拟合算法。
同时，数据处理过程中会对采集的数据进行中值滤波算法处理，处理后的数据整合后，进行数据拟合获取数据的最大值作为最终数据进行保存。
综上所述，本发明的透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪剂调节方法，实时动态监测传感器状态，循环扫描获取动态频率偏移，根据频偏计算形变量，精度高、误差小、环境适应能力强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪，其特征在于，包括VCO电路、放大器、功分器、检波器、第一发射端口、第二发射端、第一接收端口、第二接收端口以及传感器，所述的VCO电路通过放大器与功分器相连接，所述的功分器通过第一发射端口和第二发射端口分流，所述的第一发射端口和第二发射端口分别通过传感器与第一接收端口和第二接收端口相连接，所述的第一接收端口和第二接收端口相连接还分与检波器相连接，VCO电路产生微波射频信号通过放大器进行功率放大、再经过功分进行分流处理，经过传感器最终返回检波器进行检测功率幅值；解调仪首先扫描传感器的幅频特性，寻找其幅值最高峰值点；并且在幅值峰值点选取一段数据进行拟合获取拟合最高峰值点；当传感器发生形变时，该传感器的幅频特性将发生变化，解调仪循环输出固定频率段的微波信号来扫描传感器获取传感器的动态频率偏移，最后根据传感器的动态频率偏移计算其形变量。
2.根据权利要求1所述的透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪，其特征在于，所述的VCO电路发出微波射频信号。
3.根据权利要求1所述的透射式同轴电缆法珀珐珀传感器的解调仪，其特征在于，所述的传感器采用弱反射强透射方式监测同轴电缆珐珀式传感器。
4.一种透射式同轴电缆珐珀传感器的解调方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
a、初始化
包括MCU初始化、VCO初始化和外置ADC初始化；
b、数据监听
对串口进行数据监听解析数据分析指令分配任务标签；
c、任务执行
根据任务标签执行任务，任务包括通讯指令分析、数据传输、数据处理、数据采集；
所述透射式同轴电缆珐珀传感器的解调方法包含有透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪，所述透射式同轴电缆珐珀传感器的解调仪包括VCO电路、放大器、功分器、检波器、第一发射端口、第二发射端、第一接收端口、第二接收端口以及传感器，所述的VCO电路通过放大器与功分器相连接，所述的功分器通过第一发射端口和第二发射端口分流，所述的第一发射端口和第二发射端口分别通过传感器与第一接收端口和第二接收端口相连接，所述的第一接收端口和第二接收端口相连接还分与检波器相连接；所述的VCO电路发出微波射频信号；所述的传感器采用弱反射强透射方式监测同轴电缆珐珀式传感器，VCO电路产生微波射频信号通过放大器进行功率放大、再经过功分进行分流处理，经过传感器最终返回检波器进行检测功率幅值，解调仪首先扫描传感器的幅频特性，寻找其幅值最高峰值点；并且在幅值峰值点选取一段数据进行拟合获取拟合最高峰值点；当传感器发生形变时，该传感器的幅频特性将发生变化，解调仪循环输出固定频率段的微波信号来扫描传感器获取传感器的动态频率偏移，最后根据传感器的动态频率偏移计算其形变量。
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