CN202329883U - 振弦式传感器的自适应升压扫频激励装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种振弦式传感器的自适应升压扫频激励装置，其包括：控制器、与该控制器的扫频脉冲信号输出端相连的用于给振弦式传感器的激励线圈提供激励电源的升压电路、以及与该控制器相连的用于检测所述激励线圈上的频率信号的频率信号检测及调理电路。本装置采用升压扫频的激励方式，即将扫频信号的脉冲幅度升高到一定值，再对传感器进行激励以保证钢弦可靠振荡，从而保障测量的可靠性。所述振弦式传感器是单线圈传感器，即激励线圈与拾振线圈是同一线圈，控制器通过频率信号检测及调理电路检测该激励线圈上的频率信号；读到频率后，记录下这个值，下次激励时先定频激励，如果读不出数来，再在这个频率附近小范围扫频激励，提高测量速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及振弦式传感器的技术领域，具体是一种振弦式传感器的自适应升压扫频激励装置。
背景技术
振弦式仪器以其独特的优异特性如结构简单、精度高、抗干扰能力强以及对电缆要求低等而一直受到工程界的注目。利用振弦式传感器测量物理量是基于其钢弦振动频率随钢丝张力变化，输出的是频率信号，有利于传输和远程测量。
如图1为振弦传感器的测量原理：变形膜片是受力点，受外力影响，钢弦会被拉伸和挤压，使其张弛度发生变化，从而使得钢弦的本振频率发生变化，外力的大小与钢弦本振频率成对应关系，通过读取钢弦本振频率就可通过它们的对应关系计算出相应物理量来。读取钢弦本振频率的方式：给激发线圈通以一定的电流，线圈产生的磁场力吸引钢弦，使得钢弦振动起来，磁场力撤去或固定不变，钢弦的振动就变成自由振动，即按其本振频率振动(该过程叫激振)；钢弦振动会切割线圈的磁力线，从而产生感应电动势，感应电动势的频率与钢弦振动频率一致，通过读取感应电动势频率即可知道钢弦本振频率，进而可以算出物理量来(该过程叫拾取)。
从国内外振弦仪器的发展状况来看，在传感器的激励方式上分有如下三种方式：为迫使传感器按固有频率振动，必须对钢弦施加一个有相似频率的外部激励信号。传统激励信号有连续式和间歇式两种。电流连续激励法将振弦作为振荡电路的一部分置于磁场中，振弦通电时受洛仑兹力作用产生振动，输出信号经放大后又反馈给振弦，使之维持连续振动。
如图2，在间歇激励方式中，为了使振动不因空气的阻尼衰减而消失，张弛振荡器必须周期性地发出脉冲电流信号，以维持振弦的持续振动。间歇激励克服了连续激励振弦易疲劳的缺点，其开环测量又能有效地防止高频干扰。
但是，传统的间歇激励方法使用的激励信号频率可调节的范围很小，若频率选择不当，振弦很难起振；另外，由于振弦所受到的压力是变化的，振荡器的频率跟踪不了该变化，这也使得振弦难以起振。而扫频激振技术能够使振弦可靠起振，它既兼顾了连续激励法实时跟踪性好及间歇激励法抗干扰能力强的优点，又克服了连续激励易疲劳及传统间歇激励法难以起振的缺点。
不过目前多数仪器采用的扫频脉冲幅值较低，一般为5V，这样的激励强度不足以让诸如应变计、锚索计等不易起振的传感器振动起来，所以常出现读不出数的现象。如何解决该问题，是本领域的技术难题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、适于轻易使振弦式传感器通过扫频脉冲起振的自适应升压扫频激励装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种振弦式传感器的自适应升压扫频激励装置，其包括：控制器、与该控制器的扫频脉冲信号输出端相连的用于给振弦式传感器的激励线圈提供激励电源的升压电路、以及与该控制器相连的用于检测所述激励线圈上的频率信号的频率信号检测及调理电路。
本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：(1)本实用新型的自适应升压扫频激励装置采用升压扫频的激励方式，即将扫频信号的脉冲幅度升高到一定值，再对传感器进行激励以保证钢弦可靠振荡，从而保障测量的可靠性。(2)本实用新型的振弦式传感器是单线圈传感器，即激励线圈与拾振线圈是同一线圈，控制器通过所述频率信号检测及调理电路检测该激励线圈上的频率信号；读到频率后，记录下这个值，下次激励时先定频激励，如果读不出数来，再在这个频率附近小范围扫频激励，提高测量速度。如果还是读不出数来，则进行全频段扫频(3)掉线停止扫频。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1为现有的振弦式传感器结构示意图；附图标记：1：钢弦，2：激励线圈，3：信号线缆，4：适于变形的膜片，5：空腔。
图2为现有的振弦式传感器的激励信号与振弦振动波形示意图；
图3为实施例中的振弦式传感器的自适应升压扫频激励装置的电路框图。
具体实施方式
见图3，本实施例的振弦式传感器的自适应升压扫频激励装置，包括：控制器、与该控制器的扫频脉冲信号输出端相连的用于给振弦式传感器的激励线圈提供激励电源的升压电路、以及与该控制器相连的用于检测所述激励线圈上的频率信号的频率信号检测及调理电路，控制器读到频率后，记录下这个值，下次激励时先定频激励，如果读不出数来，再在这个频率附近小范围扫频激励，提高测量速度。如果还是读不出数来，则进行全频段扫频。
所述控制器采用单片机型号为C8051F340或C8051F120。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
Claims (1)
1.一种振弦式传感器的自适应升压扫频激励装置，其该特征在于包括：控制器、与该控制器的扫频脉冲信号输出端相连的用于给振弦式传感器的激励线圈提供激励电源的升压电路、以及与该控制器相连的用于检测所述激励线圈上的频率信号的频率信号检测及调理电路。
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