[发明专利]一种关于振弦传感器频率的快速测量装置

说明书

技术领域

本发明属于电子信息测量技术领域，涉及一种关于振弦传感器频率的快速测量装置， 尤其涉及一种能够快速获取激振信号的装置，这个信号就是使振弦传感器起振的激振信号。

背景技术

振弦传感器基于钢弦自振频率随张力变化而变化的工作原理，其输出为频率信号，具 有抗干扰能力强，适合远距离传输的优点，在大坝、桥梁、地铁、煤矿、基坑等工程安全 监测中有着广泛的应用。

振弦传感器频率检测的工作过程一般分为三步：(1)激振信号的获取：当前市场上振 弦传感器激震信号的获取一般采取通过电感电路不断给电容充电的方法，给电容充电使其 电压升高到所需要的值(一般100V～150V)，充电时间大致为1s，即1000ms。(2)激励振弦 传感器做自由振动：电容作为储能器件对振弦传感器进行放电激励，使振弦传感器作自由 振动，这一过程大概100ms；(3)信号调理、计算出传感器振荡频率：信号调理电路对传感 器的输出信号进行处理，CPU对处理过的信号计算出振荡频率，这一过程大概需要250ms。 然后系统开始下一个周期的工作过程：获取激振信号，激励振弦传感器振动，信号调理并 计算出振荡频率。

可见，在整个测频过程中，激振信号的获取占用了整个测频时间的70％以上([1000/ (1000+100+250)]*100％＝74.1％)，使得整个测量过程时间较长，所以如何快速地获取高电 压激振信号成为减少测量时间的最有效方法。

发明内容

为了克服获取高电压激振信号速度太慢的问题，本发明的目的是提供一种能快速给电 容充电的方法，进而能够快速获取激振信号的振弦传感器频率的快速测量装置。

本发明的技术方案是：一种关于振弦传感器频率的快速测量装置，包括激励电路、信 号调理电路；在所述激励电路、信号调理电路之前还包括改进的激振信号获取电路；

所述改进的激振信号获取电路包括高压电源变换器、电子开关、稳压电容C1、限流电 阻R1和储能电容C2；所述高压电源变换器依次和电子开关、限流电阻R1相串联；所述稳压 电容C1一端连接在所述高压电源变换器和电子开关之间，稳压电容C1另一端接地；所述储 能电容C2一端和限流电阻R1输出一端相连，储能电容C2另一端接地；所述高压电源变换器 上电后进行电压的转换，然后在控制信号VK的作用下使得电子开关接通，高压直流电通过 电阻R1完成电容C2瞬时充电。

进一步，所述高压电源变换器包括：升压型DC-DC控制芯片IC1，N沟道功率场效应管， 肖特基二极管D1，电感L1，电容C3、C4、C5、C6，电阻R2、R3、R4和Rf。所述DC-DC控制芯 片IC1的V+端通过Rf接低电压输入端VIN，VIN与地之间接电容C3，V+与SGND之间接电容C4， VREF与地之间接电容C5。N沟道功率场效应管Q1的栅极接IC1的EXTH和EXTL端，源极接IC1 的CS端和电阻R2的一端，R2的另一端接地，Q1的漏极分别连接电感L1的一端和二极管的正 极，电感L1的另一端接VIN，二极管D1的负端即为高电压输出端VOUT，电阻R3的一端接VOUT， 另一端接IC1的FB端和R4，R4的另一端接地，电容C6的正端接VOUT，负端接地。

进一步，所述电子开关包括：PNP三极管Q2，NPN三极管Q3，二极管D2，电阻R5、R6、R7 和R8。电阻R5的一端接高压电源变换器的输出端VOUT，另一端接三极管Q2的发射极，电阻 R6的两端分别接Q2的发射极和基极，电阻R7的两端分别接Q2的基极和Q3的集电极，Q3的发 射极接地，基极接R8的一端，R8的另一端为控制开关信号VK，Q2的集电极为电子开关输出 信号VOUTI，D2的负极接输出信号VOUTI，正极接地。

进一步，所述升压型DC-DC控制芯片IC1采用MAX773。