[发明专利]一种基于时分复用的双振弦式应变计及其工作方法

说明书

本发明公开了一种基于时分复用的双振弦式应变计及其工作方法，第一振弦固定于第三固定装置与第二固定装置之间，第二振弦固定于第二固定装置与第一固定装置之间；第一激振电磁线圈缠绕于第一振弦上，第二激振电磁线圈缠绕于第二振弦上，激励产生和控制模块通过延时模块与第一激振电磁线圈及第二激振电磁线圈分别相连接。在激励和控制模块的作用下，采用时分复用的工作方法，结合各工作模块使得两个振弦交替工作，提高应变采样频率。通过振动信号的相关性处理，使应变计具有测量精度高、采样频率高、抗干扰能力强及数据采集可靠的特点。

技术领域

本发明涉及一种双振弦式应变计及其工作方法，具体涉及一种基于时分复用的双振弦式应变计及其工作方法。

背景技术

结构的应力应变测试是工程人员了解结构受力状态、保证结构安全以及进行结构设计优化的一个重要的环节。振弦式应变计输出的信号是频率，且具有抗干扰性好、结构简单可靠、准确度高、重复性好、长期稳定性好等特点。由于振弦式应变计需要长期埋在结构内部，而且工作环境较为复杂，很难保证长期有效工作；另一方面，在实际应用过程中，其测量精度会受到测量时间的选取、环境温度及外来振动的干扰影响，导致数据的有效性降低。

振弦式应变计频率测量采用的是激振-拾振的工作方式，分为激振和拾振两个环节。传统的单振弦式应变计先激振，后拾振，二者之间有空闲时间。时分复用技术是将不同的信号交织在不同的时间段内，可以在同一个信道传输，能够实现同一信道传输多路信号。基于时分复用原理，通过延时模块实现在激振和拾振的空闲时间段中插入其他振弦的激振(拾振)实现时分复用，能够在相同的时间段内，有效提高测量频率。

发明内容

本发明的目的在于克服传统单振弦应变计现有技术的缺点，提供了一种基于时分复用的双振弦式应变计及其工作方法，该应变计及其工作方法能够实现分时复用，且具有测量精度高、采样频率高、抗干扰能力强及数据采集可靠的特点。

为达到上述目的，本发明所述的基于时分复用的双振弦式应变计包括第一固定装置、第二固定装置、第三固定装置、第一振弦、第二振弦、第一激振电磁线圈及第二激振电磁线圈，激励产生和控制模块及延时模块；

第一振弦固定于第三固定装置与第二固定装置之间，第二振弦固定于第二固定装置与第一固定装置之间；第一激振电磁线圈缠绕于第一振弦上，第二激振电磁线圈缠绕于第二振弦上，激励产生和控制模块通过延时模块与第一激振电磁线圈及第二激振电磁线圈分别相连接。

第一振弦与第二振弦的形状相同、材质相同、弹性模量相同。

第一振弦与第二振弦采用串联的连接方式。

延时模块的延时时间与第一振弦的长度成正比。

激励产生和控制模块产生的激励通过延时模块后对第一激振电磁线圈及第二激振电磁线圈进行激振。

本发明所述的基于时分复用的双振弦式应变计的工作方法包括以下步骤：

1)激励产生和控制模块产生激励信号；

2)激励信号通过延时模块延时后分别触发第一激振电磁线圈及第二激振电磁线圈，分别对第一振弦与第二振弦进行激振，其中，当第一振弦达到自由振动状态时，对第二振弦进行激振，当第二振弦处于自由振动状态时，第一振弦处于拾振状态，此时第一激振线圈作为拾振线圈采集第一振弦的振动信号，第一振弦拾振结束后，第二振弦进入拾振状态，利用第二激振电磁线圈拾取第二振弦的振动信号；

3)第一振弦的振动信号及第二振弦的振动信号由第一激振电磁线圈及第二激振电磁线圈拾取后经拾振电路处理，得第一频率信号及第二频率信号；

4)根据第一频率信号与第二频率信号的差异，得反馈信号，然后根据所述反馈信号控制激励信号的产生及输出，同时对延时模块进行调整，使得第一振弦与第二振弦分时协调工作。

本发明具有以下有益效果：