[实用新型]一种多通道振弦式传感器数据采集模块

说明书

技术领域

本实用新型属于工程安全监测技术领域，具体涉及一种多通道振弦式传感器数据采集模块。

背景技术

振弦式传感器具有结构简单、坚固耐用、抗干扰能力强、测值可靠、精度与分辨力高和稳定性好等优点。其输出为频率信号，便于远距离传输，因而在土木、水利、矿山等领域得到广泛运用。其工作原理是：钢弦放置在磁场中，用一定方式对钢弦加以激振后，钢弦将会发生共振，共振的弦线在磁场中作切割磁力线运动，因此，可以在拾振线圈中感应出电势,感应电势的频率就是振弦的共振频率。根据共振频率的变化，计算出被测工程内部的应变、应力和位移的变化。振弦式传感器数据采集模块就是采集振弦式传感器的频率信号，并将频率值发送给上位机。

一般多通道振弦式传感器数据采集模块的电路多由激振电路、拾振电路、温度测量电路、处理器和通讯电路组成。而激振、拾振的方法在各种多通道振弦式传感器数据采集模块各不一样，处理器的差别也较大。

目前，通常的振弦式传感器数据采集在内部控制和测量方法上，主要有激振电路、频率测量方法和通道选择。通道选择包括单点多次测量和多点单次测量。一般的数据采集模块只能测量一种特性的振弦式传感器。对于单线圈传感器，测量的一般步骤是：1、选择某一通道的激振通道，发扫频激振信号，激发共振；2、切换到该传感器的拾振通道，信号经放大、滤波、比较输出方波脉冲信号；3、开启定时器，连续n个脉冲后停止计时器，读取时间间隔，计算频率；4、通过通讯电路，向上位机发送频率数据。

振弦式传感器数据采集模块的一般的激振电路，使用三极管控制继电器，电感产生的感抗使电流上升慢，继电器响应时间长，激振强度和激振效果不好。在激振控制方法上一般采用定时器间隔时长来控制扫频的周期，用定时中断来控制，前一个定时中断到，再改变定时常数，重新开始定时中断。这种方法在处理中断，重置时间参数时会耗去一定时间，通过扫频的整个周期，需要几百甚之上千次的定时器中断，会延长总的激振时间，对需要短时间内完成激振产生不好的影响。

振弦式数据采集模块的拾振电路中，信号处理及其重要，一般的采集模块，采用简单的信号处理方法，简单的低通滤波或高通滤波，并不能将信号中的噪声降到理想的地步。并且，采集模块的模拟地和数字地相互影响，特别是数字地噪声比较大，往往会影响模拟地，导致模拟信号的非真实变化。

一般的多通道振弦式传感器数据采集模块，其处理器的I/O口相当有限，需要附加特殊的I/O扩展电路，这样既增加了材料成本，又增加了数据采集模块的复杂性，同样也增加了不可靠性。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是为了解决现有的振弦式传感器数据采集模块振荡反馈效果不好，反应时间长的问题，提供了一种多通道振弦式传感器数据采集模块。

技术方案：本实用新型所述的多通道振弦式传感器数据采集模块，其目的是这样实现的，

一种多通道振弦式传感器数据采集模块，包括MCU(微控制单元)、通讯驱动电路、激振电路、拾振电路和通道选择电路，所述通讯驱动电路将接收到的上位机指令传输给MCU，MCU根据指令驱动通道选择电路，使通道选择电路调整到合适的通道上，MCU驱动激振电路，激振电路产生脉冲信号经过通道选择电路激振该通道上连接的振弦式传感器，使振弦式传感器产生振荡信号，振弦式传感器将产生的振荡信号经过通道选择电路和拾振电路反馈给MCU，经拾振电路的放大整形处理后，MCU计算出频率值，并将计算出的频率值通过通讯驱动电路传递给上位机。

所述多通道振弦式传感器数据采集模块还包括温度测量电路，所述温度测量电路与MCU连接，测量带有温度修正的振弦式传感器的负特性热敏电阻的阻值，并向MCU输出采样后的阻值数据。