CN208672135U - 一种基于本地数据监控的爆破测振仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于本地数据监控的爆破测振仪，包括测振模块、电源模块、磁场检测模块和测振开关；测振开关的电源输入端与电源模块连接，测振开关的电源输出端与测振模块连接；所述磁场检测模块包括磁场强度传感器和开关量转换单元，所述开关量转换单元包括基准电压源和电压比较器，所述基准电压源的输出端与电压比较器的同相输入端连接，磁场强度传感器的输出端与电压比较器的反相输入端连接，电压比较器的输出端与测振开关的控制输入端连接。本实用新型能够根据磁场强度实现测振模块电源通断的控制，避免了强磁场下继续进行测振所带来的电能浪费。

Description

一种基于本地数据监控的爆破测振仪

技术领域

本实用新型涉及爆破振动监控，特别是涉及一种基于本地数据监控的爆破测振仪。

背景技术

爆破测振仪是对爆破振动和冲击信号进行长时间现场采集，记录和存储的便携式专用设备。整套仪器由现场采集记录仪、速度或加速度传感器和分析处理软件组成。仪器通过信号接口与传感器直接相连，放置于振动测试点，采集现场振动信号并保存显示，通过对爆破振动进行监测，一是可以了解和掌握爆破地震波的特征，传播规律以及对建筑物的影响，破坏机理等；二是根据测试结果可及时调整爆破参数和施工方法，制定防震措施，指导爆破安全作业，避免或减少爆破振动的危害作用。

爆破测振仪的检测必须是非常精确的，但是一些特殊的环境和特殊的时段中会出现强磁场的情况，而强磁场可能会对爆破测振仪中的电子元器件会产生深远影响，进而导致爆破测振仪的检测精确度降低，因此爆破测振仪在强磁场环境中检测到的数据是没有意义的，如果任其在强磁场中继续工作，可能带来大量的电能浪费。同时，爆破测振仪的时钟单元的稳定性对于爆破测振仪的正常工作也是非常重要的，提高时钟单元的稳定性，对于保证爆破测振仪的精度具有很大的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于本地数据监控的爆破测振仪，能够根据磁场强度实现测振模块电源通断的控制，避免了强磁场下继续进行测振所带来的电能浪费。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于本地数据监控的爆破测振仪，包括测振模块、电源模块、磁场检测模块和测振开关；测振开关的电源输入端与电源模块连接，测振开关的电源输出端与测振模块连接；

所述磁场检测模块包括磁场强度传感器和开关量转换单元，所述开关量转换单元包括基准电压源和电压比较器，所述基准电压源的输出端与电压比较器的同相输入端连接，磁场强度传感器的输出端与电压比较器的反相输入端连接，电压比较器的输出端与测振开关的控制输入端连接；

所述测振模块包括微处理器、存储器、显示器、AD转换器、放大器、滤波器和三分量振动传感器；所述三分量振动传感器的输出端依次通过滤波器和放大器与AD转换器连接，所述AD转换器的输出端与微处理器连接，所述微处理器还分别与存储器和显示器连接。

其中，所述电源模块的输出端还与磁场检测模块连接。

其中，所述测振开关为MOS开关。

进一步地，所述测振模块还包括时钟单元，所述时钟单元分别与微处理器和AD转换器连接，为微处理器和AD转换器提供同步时钟。

更进一步地，所述时钟单元包括时钟晶振和锁相环电路，所述锁相环电路包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器和压控振荡器；

所述环路滤波器的信号输入端依次通过电荷泵、鉴频鉴相器连接到晶振时钟的信号输出端，环路滤波器的信号输出端与压控振荡器连接，所述压控振荡器的输出端分别与微处理器和AD转换器连接，以提供同步时钟；所述压控振荡器的输出端还与鉴频鉴相器的反馈信号输入端连接。

优选地，所述的环路滤波器包括运放A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3；运放A1的反向输入端与环路滤波器的信号输入端连接；运放A1的正向输入端通过第三电阻R3连接到工作电源，第四电阻R4的一端连接到第三电阻R3和运放A1的正向输入端之间，第四电阻R4的另一端接地；第一电阻R1的一端与运放A1的反向输入端连接；第一电阻R1的另一端通过第二电容C2连接到运放A1的输出端；第一电阻R1和第二电容C2组成的电路与第一电容C1并联；且第一电容C1的两端分别与运放A1输出端和反向输入端连接；运放A1的输出端通过第二电阻R2连接到环路滤波器的信号输出端；第二电阻R2与环路滤波器的信号输出端之间还设置有接地电容C3。

优选地，所述微处理器为DSP处理器、ARM处理器或FPGA处理器；所述的电源模块包括蓄电池组和电源总开关，所述蓄电池组的输出端通过电源总开关分别与磁场检测模块和测振开关连接；所述电源总开关为机械按压式开关；所述测振模块还包括LAN接口，用于连接外部的PC电脑。

本实用新型的有益效果是：本实用新型能够根据磁场强度实现测振模块电源通断的控制，一方面来看，避免了强磁场下继续进行测振所带来的电能浪费；另一方面来看，测振模块电源断开后，显示器将停止工作，这也是强磁场信息的一个指示信号，方便于现场工作人员进行紧急处理；同时，时钟晶振输出端设置有锁相环电路，有效提高了时钟信号的稳定性；进而有利于保证爆破测振仪的测试精度。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为开关量转换单元的原理框图；

图3为时钟单元的原理框图；

图4为环路滤波器的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种基于本地数据监控的爆破测振仪，包括测振模块、电源模块、磁场检测模块和测振开关；测振开关的电源输入端与电源模块连接，测振开关的电源输出端与测振模块连接；

所述磁场检测模块包括磁场强度传感器和开关量转换单元，如图2所示，所述开关量转换单元包括基准电压源和电压比较器，所述基准电压源的输出端与电压比较器的同相输入端连接，磁场强度传感器的输出端与电压比较器的反相输入端连接，电压比较器的输出端与测振开关的控制输入端连接；

所述测振模块包括微处理器、存储器、显示器、AD转换器、放大器、滤波器和三分量振动传感器；所述三分量振动传感器的输出端依次通过滤波器和放大器与AD转换器连接，所述AD转换器的输出端与微处理器连接，所述微处理器还分别与存储器和显示器连接。

在本申请的实施例中，所述电源模块的输出端还与磁场检测模块连接，也就是说，电源模块直接向磁场检测模块供电，同时通过测振开关向测振模块供电；该实施例中，所述测振开关为MOS开关；

在本申请的实施例中，所述测振模块还包括时钟单元，所述时钟单元分别与微处理器和AD转换器连接，为微处理器和AD转换器提供同步时钟。如图3所示，所述时钟单元包括时钟晶振和锁相环电路，所述锁相环电路包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器和压控振荡器；所述环路滤波器的信号输入端依次通过电荷泵、鉴频鉴相器连接到晶振时钟的信号输出端，环路滤波器的信号输出端与压控振荡器连接，所述压控振荡器的输出端分别与微处理器和AD转换器连接，以提供同步时钟；所述压控振荡器的输出端还与鉴频鉴相器的反馈信号输入端连接。如图4所示，在该实施例中，所述的环路滤波器包括运放A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3；运放A1的反向输入端与环路滤波器的信号输入端连接；运放A1的正向输入端通过第三电阻R3连接到工作电源，第四电阻R4的一端连接到第三电阻R3和运放A1的正向输入端之间，第四电阻R4的另一端接地；第一电阻R1的一端与运放A1的反向输入端连接；第一电阻R1的另一端通过第二电容C2连接到运放A1的输出端；第一电阻R1和第二电容C2组成的电路与第一电容C1并联；且第一电容C1的两端分别与运放A1输出端和反向输入端连接；运放A1的输出端通过第二电阻R2连接到环路滤波器的信号输出端；第二电阻R2与环路滤波器的信号输出端之间还设置有接地电容C3；在该实施例中，第一电阻R1大小为4.7kΩ，第二电阻R2大小为3.9 kΩ，第三电阻和第四电阻的大小均为10kΩ，第一电容C1、第二电容C2大小均为100pF，第三电容C3的大小为2.9pF；在该实施例中，第三电阻R3和第四电阻R4阻值相等，环路滤波器和电荷泵的工作电源电压相同，这就能够使运算放大器能够将电荷泵的输出强制于电荷泵电源电压的一半附近，从而电荷泵的电流失配减小。

在本申请的实施例中，所述微处理器为DSP处理器、ARM处理器或FPGA处理器；所述的电源模块包括蓄电池组和电源总开关，所述蓄电池组的输出端通过电源总开关分别与磁场检测模块和测振开关连接；所述电源总开关为机械按压式开关；所述测振模块还包括LAN接口，用于通过网线连接外部的PC电脑。

本实用新型的工作原理如下：工作人员可以通过电源总开关对整个爆破测振仪的启停进行控制。在爆破测振仪工作过程中，测振模块的三分量振动传感器采集振动信息，经滤波器、放大器和AD转换器传输给微处理器，并利用显示器进行显示，利用存储器进行保存；现场工作人员可以根据显示器中的显示信息，实现爆破振动的本地监控；振动信息也可以通过LAN接口传输给外部的PC电脑进行综合分析。并且，工作过程中，磁场检测模块的磁场强度传感器将检测到的信号实时传输给开关量转换单元，开关量转换单元据此控制测振开关的通断：具体地，开关量检测单元中，磁场强度传感器将采集到的磁场信号转换为电压信号，并传输到电压比较器的反相输入端，磁场强度传感器输出的电压大小代表着磁场的强弱，基准电压源的电压相当于电压阈值，当磁场强度较小，磁场强度传感器输出的电压值小于基准电压源的电压时，电压比较器同相输入大于反相输入，此时电压比较器输出高电平，控制测振开关（MOS开关）导通，测振模块继续正常工作；当磁场强度较大，导致磁场强度传感器输出的电压值大于基准电压源的电压时，电压比较器的同相输入小于反相输入，此时电压比较器输出低电平，控制测振开关截止，以切断对测振模块的供电；这样就能够有效避免强磁场下继续进行测振所带来的电能浪费，同测振模块电源断开后，显示器将停止工作，这也是强磁场信息的一个指示信号，现场工作人员观测到显示屏停止工作后，也能够进行紧急处理。并且在本实用新型中，时钟晶振输出端设置有锁相环电路，有效提高了时钟信号的稳定性；进而有利于保证爆破测振仪的测试精度。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案所作的任何修改、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于本地数据监控的爆破测振仪，其特征在于：包括测振模块、电源模块、磁场检测模块和测振开关；测振开关的电源输入端与电源模块连接，测振开关的电源输出端与测振模块连接；

所述磁场检测模块包括磁场强度传感器和开关量转换单元，所述开关量转换单元包括基准电压源和电压比较器，所述基准电压源的输出端与电压比较器的同相输入端连接，磁场强度传感器的输出端与电压比较器的反相输入端连接，电压比较器的输出端与测振开关的控制输入端连接；

所述测振模块包括微处理器、存储器、显示器、AD转换器、放大器、滤波器和三分量振动传感器；所述三分量振动传感器的输出端依次通过滤波器和放大器与AD转换器连接，所述AD转换器的输出端与微处理器连接，所述微处理器还分别与存储器和显示器连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于本地数据监控的爆破测振仪，其特征在于：所述电源模块的输出端还与磁场检测模块连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于本地数据监控的爆破测振仪，其特征在于：所述测振开关为MOS开关。

4.根据权利要求1所述的一种基于本地数据监控的爆破测振仪，其特征在于：所述测振模块还包括时钟单元，所述时钟单元分别与微处理器和AD转换器连接，为微处理器和AD转换器提供同步时钟。

5.根据权利要求4所述的一种基于本地数据监控的爆破测振仪，其特征在于：所述时钟单元包括时钟晶振和锁相环电路，所述锁相环电路包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器和压控振荡器；

所述环路滤波器的信号输入端依次通过电荷泵、鉴频鉴相器连接到晶振时钟的信号输出端，环路滤波器的信号输出端与压控振荡器连接，所述压控振荡器的输出端分别与微处理器和AD转换器连接，以提供同步时钟；所述压控振荡器的输出端还与鉴频鉴相器的反馈信号输入端连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于本地数据监控的爆破测振仪，其特征在于：所述的环路滤波器包括运放A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3；运放A1的反向输入端与环路滤波器的信号输入端连接；运放A1的正向输入端通过第三电阻R3连接到工作电源，第四电阻R4的一端连接到第三电阻R3和运放A1的正向输入端之间，第四电阻R4的另一端接地；第一电阻R1的一端与运放A1的反向输入端连接；第一电阻R1的另一端通过第二电容C2连接到运放A1的输出端；第一电阻R1和第二电容C2组成的电路与第一电容C1并联；且第一电容C1的两端分别与运放A1输出端和反向输入端连接；运放A1的输出端通过第二电阻R2连接到环路滤波器的信号输出端；第二电阻R2与环路滤波器的信号输出端之间还设置有接地电容C3。

7.根据权利要求1所述的一种基于本地数据监控的爆破测振仪，其特征在于：所述微处理器为DSP处理器、ARM处理器或FPGA处理器。

8.根据权利要求2所述的一种基于本地数据监控的爆破测振仪，其特征在于：所述的电源模块包括蓄电池组和电源总开关，所述蓄电池组的输出端通过电源总开关分别与磁场检测模块和测振开关连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于本地数据监控的爆破测振仪，其特征在于：所述电源总开关为机械按压式开关。

10.根据权利要求1所述的一种基于本地数据监控的爆破测振仪，其特征在于：所述测振模块还包括LAN接口，用于连接外部的PC电脑。