CN202522247U - 一种手持式单路振弦式传感器数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种手持式单路振弦式传感器数据采集装置，用于采集振弦式传感器信号，所述采集装置包括核心微处理器；所述核心微处理器输入端通过频率采集单元与振弦式传感器输出端连接；所述核心微处理器输出端通过高压震动单元与振弦式传感器输入端连接；所述核心微处理器输入端还与传感器检测单元；所述核心微处理器输入端还与键盘输入单元连接；所述核心微处理器输出端与存储单元连接；所述核心微处理器输出端还与显示单元连接。本实用新型具有振弦式传感器的数据采集测量，数据存储功能，该装置抗干扰能力强，可靠性好，智能化集成度高。本实用新型结构简单、使用方便，安装、运行、维护容易。

Description

一种手持式单路振弦式传感器数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及振弦式传感器数据采集领域，尤其是一种手持式单路振弦式传感器数据采集装置。

背景技术

目前，已知的振弦式传感器是国内外普遍重视和广泛应用的一种非电量电测的传感器。由于振弦传感器直接输出振弦的自振频率信号，因此，具有抗干扰能力强、受电参数影响小、性能稳定可靠、耐震动、寿命长等特点。

现有振弦式传感器与电阻应变计结构的对比

(1)振弦传感器有着独特的机械结构形式并以振弦频率的变化量来表征受力的大小，因此具有长期零点稳定的性能，这是电阻应变计所无法比拟的。在长期、静态测试传感器的选择中，振弦传感器已成为取代电阻应变计、而广泛应用于工程、科研的长期原观的测试手段。

(2)随着电子、微机技术的发展，从实现测试微机化、智能化的先进测试要求来看，由于振弦传感器能直接以频率信号输出，因此，较电阻应变计模拟量输出能更为简单方便地进行数据采集、传输、处理和存储，实现高精度的自动测试。振弦式传感器是机械结构式的，它不受电流、电压、绝缘等电参数的影响，因此，零点稳定。这是这类传感器的突出优点。

振弦式传感器的发展，在国外，德国的MAlHAK、法国的TELEMAL、美国的SINCO和FOXBORO、英国的SCHLUBERGER及挪威等多家公司，都有振弦传感器的系列产品。在国内，从60年代起，先后研制开发了适合各种测试目的的多种振弦传感器的系列产品，如振弦式压力计、土压力计、空隙水压力计、应变计、测力(应力)计、钢筋计、扭力计、位移计、反力计、吊重负荷计、倾斜计等等。它们广泛应用于港口工程、土木建筑、道路桥梁、矿山冶金、机械船舶、水库大坝、地基基础等测试，已成为工程、科研中一种不可缺少的测试手段，显示出了其广阔应用和发展的前景。

振弦传感器的激振方式为：1、问歇触发激振；目前，单线圈形式的振弦传感器，均采用间歇触发的激振方式。2、等幅连续激振；采用这种激振方式的振弦传感器具有激励和接收两组带磁钢的电磁线圈，与放大电路、反馈和稳幅电路组成等幅的振荡器。

然而，在振弦式传感器使用过程中，需要将振弦式传感器激振后的信号采集存储和显示。一种具有采集测量，数据存储，性能可靠，功耗低的振弦式传感器数据采集装置尚未见报道。

发明内容

为了解决现有技术中的不足,本实用新型提供一种手持式单路振弦式传感器数据采集装置，该装置具有功耗低，性能稳定的特点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种手持式单路振弦式传感器数据采集装置，用于采集振弦式传感器信号，所述采集装置包括核心微处理器；所述核心微处理器输入端通过频率采集单元与振弦式传感器输出端连接；所述核心微处理器输出端通过高压震动单元与振弦式传感器输入端连接；所述核心微处理器输入端还与传感器检测单元；所述核心微处理器输入端还与键盘输入单元连接；所述核心微处理器输出端与存储单元连接；所述核心微处理器输出端还与显示单元连接。所述核心微处理器还设有低功耗模块。所述核心微处理器还设有时钟模块。所述核心微处理器输入端还接有电池电压检测模块。所述单片机还接有蜂鸣报警器。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型具有振弦式传感器的数据采集测量，数据存储功能，该装置抗干扰能力强，可靠性好，智能化集成度高。

2、本实用新型结构简单、使用方便，安装、运行、维护容易。

3、本实用新型具有很强的通用性，可以与压力计、应变计、钢筋计或位移计连接采集信息。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图之一。

图2是本实用新型的结构框图之二。

图3是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图图1-3对本实用新型进一步说明。

一种手持式单路振弦式传感器数据采集装置，用于采集振弦式传感器信号，所述采集装置包括核心微处理器；所述核心微处理器输入端通过频率采集单元与振弦式传感器输出端连接；所述核心微处理器输出端通过高压震动单元与振弦式传感器输入端连接；所述核心微处理器输入端还与传感器检测单元；所述核心微处理器输入端还与键盘输入单元连接；所述核心微处理器输出端与存储单元连接；所述核心微处理器输出端还与显示单元连接。所述核心微处理器还设有低功耗模块。所述核心微处理器还设有时钟模块。所述核心微处理器输入端还接有电池电压检测模块。所述单片机还接有蜂鸣报警器。

核心微处理器采用MAGE8单片机，所述高压震动单元采用变压器将低压直流变成150v高压，通过可控硅控制输出进行激励震动。

频率采集单元激励震动后，输出固有频率，经过电容耦合，输出至运算放大器，经过限幅，滤波，放大，整形后输入至核心微处理器计数端，进行频率计数。

传感器检测单元为电磁线圈，此部分电路由二极管，上拉电阻，限压二极管组成并接入核心微处理器的外部中断输入引脚，用于检测传感器是否接入。

存储单元通过核心微处理器的总线控制进行存储，可存储数据64k。存储模式为月，日，时，分，秒，震动频率高地址，震动频率低地址，数据效验码共8字节，共存储100组每组80个数据，共计8000条数据。键盘输入单元采用2*8模式，输出8位串码，由核心微处理器两路引脚检测键盘状态，从而识别16个键位。

时钟模块采用飞利浦公司的独立时钟芯片PCF8563，其有两个作用。其一，时钟，作为存储时的标准时间。其二，使用其定时中断输出来触发单片机进行定时自动测量。低功耗模块通过掉电运行，关断相关耗电电路，等待外部触发使其重新开始运行，进行测量采集。

显示单元使用点阵液晶屏（分辨率为128*64），此屏幕可以显示汉字，使操作人员便于理解与操作。

电池电压检测模块通过电阻网络，滤波网络接入核心微处理器的AD输入引脚经行模数转换，从而监控电池电压，在电压过低时报警并在显示单元上显示。

蜂鸣报警器起到提示作用，开机，关机，错误，某些功能完成时鸣叫。

实施例

将本手持式单路振弦式传感器数据采集装置带到现场，现场是将应变计埋入式混凝土中，通过导线将配备插头置于混凝土外部，适应于各种混凝土结构，碎石基础内部的应力应变测量；广泛应用于桥梁、隧道、建筑、铁路、水电、大坝等工程领域的混凝土内部应力应变的测量。手持式单路振弦式传感器数据采集装置通过导线配备插头与振弦式应变计连接。

振弦式应变计的技术参数

1．量程：±1500με

2．灵敏度：1με（0.1Hz）

3．测量标距：157mm

4．使用环境温度：-10℃——﹢70℃

5．温度测量范围：-20℃——﹢125℃

6．温度测量：灵敏度0.5℃精度：±1℃

应变计安装与使用

1．根据结构要求选定测试点。

2．将应变计平行结构应力方向安装。

3．采用细匝丝将应变计捆绑在结构钢筋上。

4．将测试导线沿钢筋引出与实用新型的数据采集装置。

应变计与测试导线应捆绑在结构钢筋的底端侧面，以免导振时应变计方向改变或将应变计和导线损坏。

5．根据测试要求进行测量，应变计直接测量绝对应变值，频率显示振弦频率（分辨率为0.1Hz），应变与频率的计算公式为：A=K×f2；A为应变值，f为振弦频率，K为标定系数。

Claims (5)

1.一种手持式单路振弦式传感器数据采集装置，用于采集振弦式传感器信号，其特征在于：所述采集装置包括核心微处理器；

所述核心微处理器输入端通过频率采集单元与振弦式传感器输出端连接；

所述核心微处理器输出端通过高压震动单元与振弦式传感器输入端连接；

所述核心微处理器输入端还与传感器检测单元；

所述核心微处理器输入端还与键盘输入单元连接；

所述核心微处理器输出端与存储单元连接；

所述核心微处理器输出端还与显示单元连接。

2.按权利要求1所述的单路手持式采集装置，其特征在于：所述核心微处理器还设有低功耗模块。

3.按权利要求1所述的单路手持式采集装置，其特征在于：所述核心微处理器还设有时钟模块。

4.按权利要求1所述的单路手持式采集装置，其特征在于：所述核心微处理器输入端还接有电池电压检测模块。

5.按权利要求1所述的单路手持式采集装置，其特征在于：所述单片机还接有蜂鸣报警器。

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