CN114665824A - 一种剪切数据用数据多级处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微波技术领域，公开了一种剪切数据用数据多级处理装置，包括收发模块，谐波电流检测模块，一端与所述收发模块的接收端连接，另一端经分路开关与所述收发模块的接收端连接；驱动放大器，与收发模块的接收端连接；匹配电路，位于驱动放大器与输出放大器之间；输出放大器，与匹配电路连接；谐波抑制模块，与匹配电路连接，与所述输出放大器连接。本发明通过经过放大器以及谐波抑制模块的滤波处理，能确保剪切数据记录仪中计算得出的抗剪切强度符合待测区域的实际值。

Description

一种剪切数据用数据多级处理装置

技术领域

本发明涉及信号传输技术领域，涉及一种剪切数据用数据多级处理装置。

背景技术

原位岩石钻孔剪切仪是一种用现场测量岩石的内摩擦角φ和黏聚力c的试验装置，属于岩石原位测试试验的一种；测量时，先将岩石钻孔剪切头下放至一定深度，并施加油压将岩石钻孔剪切头压入钻孔孔壁内形成正应力，然后提拉与剪切板连接的钢杆施加剪切应力，让嵌入岩石钻孔剪切头的岩体发生直接剪切破坏，通过读取仪表盘破坏时的最大剪切应力对应的正应力，计算出岩体的抗剪强度。

测量系统的测试数据在传输时通过无线传送模块传递至剪切仪数据自动记录仪，经过单片机处理后在显示屏上记录显示岩体的抗剪切强度信息，但是由于测试现场大功率设备启动频繁，同时用于实时通讯的无线通信设备会产生电磁干扰，进而导致剪切数据记录仪中采集的检测数据失真，无法准确得出岩体的抗剪切强度。现有技术中，公开号为CN105743461A的专利文献公开了“一种滤波电路、射频抗干扰电路和射频信号发生电路”，其中，滤波电路包括至少一个滤波模块，所述滤波模块为可选滤波模块；所述可选滤波模块包括基本滤波元件和至少一个可选连接滤波元件，所述可选连接滤波元件为电容、电感、传输线、微带或谐振腔；射频抗干扰电路包括上述的滤波电路和放大器，信号经所述滤波电路滤波后送入所述放大器进行放大。此设计可通过改变控制信号引入新的谐振来改变滤波电路的截止频率，从而减少信号中的干扰成分，但未考虑到放大器本身也会产生谐波，造成信号干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种剪切数据用数据多级处理装置，解决现有技术检测数据无线传送时出现电磁干扰而导致数据失真的问题。

本发明的目的通过以下述技术方案来实现，包括收发模块、谐波电流检测模块、放大器、分路开关以及谐波抑制模块，

所述收发模块，用于收发检测信号；

所述谐波电流检测模块，一端与所述收发模块的接收端连接，另一端经分路开关与所述收发模块的接收端连接，用于检测接收器收发模块接收端的检测信号；

放大器包括驱动放大器、匹配电路和输出放大器；

所述驱动放大器，与所述收发模块的接收端连接并用于对所述接收信号进行放大；

所述匹配电路，位于在所述驱动放大器与所述输出放大器之间，并用于给所述驱动放大器与所述输出放大器连接之间匹配阻抗；

所述输出放大器，与所述匹配电路连接并用于输出放大后的输出信号；

所述谐波抑制模块，与匹配电路连接，与所述输出放大器连接并用于抑制输出信号的谐波，并将输出信号通过收发模块的发射端输·送至剪切数据记录仪；

所述谐波抑制模块采用并联的低通滤波器和高通滤波器来实现谐波抑制。

还包括合路开关，所述合路开关分别与分路开关、谐波抑制模块连接。

所述分路开关第一选通端、所述谐波抑制模块以及所述合路开关第一选通端依次连接；所述分路开关第二选通端与所述合路开关第二选通端连接。

所述低通滤波器由一对结构对称的并联耦合线和与之串联的电容C1、电阻R1构成，电容C1接地；所述高通滤波器由一对结构对称的并联耦合线和与之串联的电容C2、电阻R2构成，电阻R2接地。

所述匹配电路为π型匹配电路。

还包括控制模块，所述控制模块分别与所述分路开关和所述合路开关连接，用于控制所述分路开关和所述合路开关中选通端口的通断。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1. 本发明与目前的现有常规采用的单独的高通滤波器或是低通滤波器相比，结合谐波检测模块的识别结果，能针对性能选择滤除高频或是低频的信号干扰，确保剪切数据记录仪中采集到并计算得出的数值的精准度；

2. 本发明中合路开关分别与谐波抑制模块和所述分路开关连接，合路开关将之前的分路变为合路，再通过控制合路开关不同选通或断开情况，让信号在流向同一元件时能够更有序、稳定；也就是保证同一时间下只有一路信号流过，而不至于在合路时产生信号间的干扰，导致信号传递效果差的问题；

3. 本发明通过AD采集模块将各类检测数据经无线传送至收发模块，在经谐波电流检测模块对信号进行检测，判别是否存在谐波干扰信息，如果确定存在谐波干扰信号，则通过分路开关传输至谐波抑制模块进行滤波处理，处理完成的信号经天线发送至剪切数据记录仪中进行计算、存储以及显示，最终得到该区域的粘土抗剪强度，经过放大器以及谐波抑制模块的滤波处理，能确保剪切数据记录仪中计算得出的抗剪切强度符合待测区域的实际值。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

图2为天线的结构示意图；

图3为天线的剖视图；

图4为导向筒的结构示意图；

图5为随动盘的结构示意图。

附图标记所代表的为：1-柱状壳体，2-底盘，3-电机，4-立柱，5-支承座，6-随动盘，7-导向板，8-锁止板，9-定位盘，10-辐射器，11-支架，12-螺母，13-丝杆，14-支撑板，15-导向筒，16-螺杆，17-连接板，18-间隙，19-限位孔，20-滑轮，21-锁止孔，22-卡块，23-弧形槽。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例包括收发模块、谐波电流检测模块、放大器、分路开关以及谐波抑制模块，所述收发模块，用于收发检测信号；所述谐波电流检测模块，一端与所述收发模块的接收端连接，另一端经分路开关与所述收发模块的接收端连接，用于检测接收器收发模块接收端的检测信号；放大器包括驱动放大器、匹配电路和输出放大器；所述驱动放大器，与所述收发模块的接收端连接并用于对所述接收信号进行放大；所述匹配电路，位于在所述驱动放大器与所述输出放大器之间，并用于给所述驱动放大器与所述输出放大器连接之间匹配阻抗；所述输出放大器，与所述匹配电路连接并用于输出放大后的输出信号；所述谐波抑制模块，与匹配电路连接，与所述输出放大器连接并用于抑制输出信号的谐波，并将输出信号通过收发模块的发射端发送至剪切数据记录仪；所述谐波抑制模块采用并联的低通滤波器和高通滤波器来实现谐波抑制。

现有技术中，在十字板剪切测试中，通常需要在待测区域中进行多组数据收集，需要采集的数据包括孔号、孔深、施加正应力等，由于现场大型设备频繁启停，因此，在检测数据采集后发送过程中极易受到整个施工环境中电气设备的谐波干扰，对此，本实施例在十字板剪切测试时，通过AD采集模块将各类检测数据经无线传送至收发模块，在经谐波电流检测模块对信号进行检测，判别是否存在谐波干扰信息，如果确定存在谐波干扰信号，则通过分路开关传输至谐波抑制模块进行滤波处理，处理完成的信号经天线发送至剪切数据记录仪中进行计算、存储以及显示，最终得到该区域的粘土抗剪强度，经过放大器以及谐波抑制模块的滤波处理，能确保剪切数据记录仪中计算得出的抗剪切强度符合待测区域的实际值。

其中需要说明的是，本实施例中通过采用并联的低通滤波器和高通滤波器来实现谐波抑制，与目前的现有常规采用的单独的高通滤波器或是低通滤波器相比，结合谐波检测模块的识别结果，能针对性能选择滤除高频或是低频的信号干扰，确保剪切数据记录仪中采集到并计算得出的数值的精准度。

本实施例中还设置有天线，通过分路开关、谐波抑制模块以及天线依次连接组成第一条信号通路，通过分路开关与天线连接则组成第二条信号通路，两条通路分别流通不同的信号，至于分别流通何种信号则可以由自行选择设置，最后由分路开关执行选择。

其中，如图2至图5所示，天线包括柱状壳体1、支承座5以及设置在支承座5上端的电机3，壳体上端开放，且在柱状壳体1的开放端铰接有能翻转的盖板，在柱状壳体1底部开有通孔，在柱状壳体1内部设有与同轴的底盘2，支承座5通过多个立柱4与圆板底部连接，在柱状壳体1底部内壁上固定有与底盘2同轴的导向筒15，沿导向筒15的周向在其上端面设有多个弧形的导向板7，且相邻的两个导向板7之间留有间隙18，在底盘2的外圆周壁上设置有两个卡块22，呈环形的随动盘6内圆周壁上开设两个与卡块22配合的弧形槽23，在沿随动盘6的周向在其上端面上开有多个与导向板7匹配的限位孔19，多个导向板7分别对应设置在限位孔19内；

在电机3的输出端上连接有螺杆16，螺杆16贯穿底盘2中部且与之螺纹配合，且在壳体的内壁上段固定有定位盘9，定位盘9的中部正对螺杆16的上端面，沿定位盘9的周向在其下端面上间隔设置有多个锁止板8，在底盘2上端面开有多个与锁止板8对应的锁止孔21，且锁止板8在竖直方向上的长度大于导向板7在竖直方向上的长度，在底盘2上端面固定有锥形的辐射器10；

初始状态下，多个导向板7位于与之对应的限位孔19内，螺杆16与底盘2螺纹配合；使用时，电机3转动进而带动底盘2以及随动盘6开始沿导向板7竖直向上移动，直至导向板7与限位孔19脱离接触，位于定位盘9下端面的锁止板8进入至锁止孔21内，电机3持续转动，使得底盘2以及辐射器10随螺杆16进行同步的周向转动。

针对于目前桥梁、隧道等施工工程通常在偏远的山区地带，而对应的勘察测试为施工的前期准备，诸多基建的设备并未进场，入场的多为勘察测试设备，且在岩土进行剪切测试后需要将检测数据实时发送至后端分析记录仪中，后端分析记录主要分为两者：一种为便携式的小型分析记录仪，另一种为大型的分析记录仪，前者重量较小易于携带，但是计算分析量小，无法同时记录分析同一测试区域的多个岩土剪切测试设备的剪切数据；后者计算能力强，但是重量较大，且不易转运；而在偏远地带测试数据的传输不仅处于一个多设备共同工作的环境下，还会受到各类地形或是海拔的影响，无论是中长距数据传输或是短距传输，传输信号易受到阻断或是干扰。本实施例对剪切数据多级处理装置的数据传输方式进行优化，具体是指将多级处理装置固定在相对封闭的空间内，使用时才将其移出，以保证数据多级处理装置在复杂施工环境下的正常工作。

本实施例中，天线与剪切数据多级处理装置共同使用一个承载平台，闲置时剪切数据多级处理装置位于柱状的壳体内，利用立柱4将电机3与筒体内部分隔开，同时支承座5可固定在空旷的地面或是高度合适的其他设备上；使用时，启动电机3，使得螺杆16在原地转动的同时，底盘2带动随动盘6、辐射器10沿竖直方向朝上移动，使得辐射器10顶开壳体开放端处铰接的盖板，锁止板8首先进入至锁止孔21后，然后导向板7与限位孔19分离后，辐射器10随螺杆16一并进行转动，在辐射器10凸出于壳体的开放端后，减低电机3的转轴转速，使得辐射器10以一个相对合理的速度进行周向转动，以时刻更新其合适的信号发射点位。需要指出的是随动盘6与底盘2之间的联动是通过卡块22与弧形槽23的配合来实现的，卡块22同样呈弧形，且卡块22的周向长度小于弧形槽23的周向长度，即底盘2转动时，卡块22会在弧形槽23内移动一段距离，直至卡块22端部与弧形槽23端部接触后，两者才一并进行转动，该类设计，是为了方便在辐射器10回缩至壳体内时，保证限位孔19与导向板7之间能顺利对中；具体地，当剪切数据传输完成后，电机3反向转动，使得锁止板8与锁止孔21脱离之前，在导向板7便重新进入至限位孔19内，在导向板7的限定下底盘2无法周向转动，只能继续下移，且在底盘2下移过程中，卡块22的圆周长度小于弧形槽23的周向长度，使得螺杆16在带动底盘2下移时，随动盘6具备一定的调节能力，即具备沿随动盘6的周向进行往复移动的灵活度，以方便在锁止孔21与锁止块脱离之前导向板7能顺利进入至限位孔19内。需要说明的是，本实施例中，在减少电气设备使用数量的前提下，尽量降低外界用电设备对剪切数据传输的干扰，实现辐射器10的高度调节以周向转动。

进一步地，在底盘2上端面上还设有两个支撑板14，两个支撑板14的上端部通过丝杆13连接，在丝杆13的两端分别设有与之配合的螺母12，且两个螺母12分别位于两个支撑板14的外侧壁上，辐射器10底部设有支架11，支架11上固定在丝杆13上。通过调节两个螺母12，能及时改变辐射器10的角度，以方便信号快速向外辐射。

作为优选，柱状壳体1下端同样开放，在壳体下端设有底板，底板通过多个连接板17与柱状壳体1螺钉连接，且通孔开设在底板上。底板与柱状壳体1的可拆卸式连接，有利于使用者对天线内部的各元器件进行检修更换。

作为优选，相邻的两个导向板7之间留有间隙18，间隙18的周向长度数值偏小，以适应随动盘6上的限位孔19与导向板7的平稳对接。

作为优选，在每一个限位孔19的内壁上还转动设置有滑轮20，滑轮20的外壁与导向板7的内侧壁接触，且滑轮20采用橡胶滚轮，以实现导向板7与限位孔19之间的柔性接触，并减小移动过程中导向板7与随动盘6之间的振动幅度。

本实施例还包括合路开关，所述合路开关分别与谐波抑制模块和所述分路开关连接，合路开关将之前的分路变为合路，再通过控制合路开关不同选通或断开情况，让信号在流向同一元件时能够更有序、稳定；也就是保证同一时间下只有一路信号流过，而不至于在合路时产生信号间的干扰，导致信号传递效果差的问题。

其中，检测信号功率放大完成之后，能将检测信号传导过程中的产生的谐波干扰和驱动放大器、输出放大器所产生的谐波一并滤除，从而大大降低整个检测过程中的谐波功率。

实施例2

如图1所示，本实施例中π型匹配电路中的元件由感性元件和容性元件组成，π型匹配电路包括一个干路元件和两个支路元件，干路元件两端分别连接放大器和分路开关，另外，两个支路元件一端分别接地，另一端分别连接于 干路元件两端。其中，干路元件设为电感或电容，另外两个支路元件任意一个设为电感或电容。以更优质的保证信号在电路中的高传输效率、高功率容量及低传输衰减。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种剪切数据用数据多级处理装置，其特征在于：包括收发模块、谐波电流检测模块、放大器、分路开关以及谐波抑制模块，

所述收发模块，用于收发检测信号；

所述谐波电流检测模块，一端与所述收发模块的接收端连接，另一端经分路开关与所述收发模块的接收端连接，用于检测接收器收发模块接收端的检测信号；

放大器包括驱动放大器、匹配电路和输出放大器；

所述驱动放大器，与所述收发模块的接收端连接并用于对所述接收信号进行放大；

所述匹配电路，位于在所述驱动放大器与所述输出放大器之间，并用于给所述驱动放大器与所述输出放大器连接之间匹配阻抗；

所述输出放大器，与所述匹配电路连接并用于输出放大后的输出信号；

所述谐波抑制模块，与匹配电路连接，与所述输出放大器连接并用于抑制输出信号的谐波，并将输出信号通过收发模块的发射端发送至剪切数据记录仪；

所述谐波抑制模块采用并联的低通滤波器和高通滤波器来实现谐波抑制。

2.根据权利要求1所述的一种剪切数据用数据多级处理装置，其特征在于，还包括合路开关，所述合路开关分别与分路开关、谐波抑制模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种剪切数据用数据多级处理装置，其特征在于，所述分路开关第一选通端、所述谐波抑制模块以及所述合路开关第一选通端依次连接；所述分路开关第二选通端与所述合路开关第二选通端连接。

4.根据权利要求1所述的一种剪切数据用数据多级处理装置，其特征在于，所述低通滤波器由一对结构对称的并联耦合线和与之串联的电容C1、电阻R1构成，电容C1接地；所述高通滤波器由一对结构对称的并联耦合线和与之串联的电容C2、电阻R2构成，电阻R2接地。

5.根据权利要求1所述的一种剪切数据用数据多级处理装置，其特征在于，所述匹配电路为π型匹配电路。

6.根据权利要求2所述的一种剪切数据用数据多级处理装置，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块分别与所述分路开关和所述合路开关连接，用于控制所述分路开关和所述合路开关中选通端口的通断。

Images