[发明专利]一种振弦式传感器的高精度测量方法

说明书

本申请涉及一种振弦式传感器的高精度测量方法，所述方法是由单片机芯片发出激振信号，使振弦式传感器起振产生第一次共振信号；拾振模块测得第一次共振信号的频率，再反馈到单片机，将第一次共振信号的频率作为复激振的中心频率再次激振，使振弦式传感器产生第二次共振信号；使用等精度测频法，通过测频电路测出第二次共振信号的频率。本发明改良了激振方法和拾振方法，解决了现有测量振弦式传感器激振幅度小，激振时间长和测频精度不高，误差较大的问题。

技术领域

本申请涉及工程监测技术领域，具体涉及一种振弦式传感器的高精度测量方法。

背景技术

在大坝安全自动化检测中，振弦式传感器作为大坝安全监测常用的一类传感器，在大坝安全自动化监测起着重要作用，它可测量大坝坝体的应力，温度等多个物理量，但是在大坝安全自动化监测中，由于其监测设备运行环境恶劣，可靠性要求高，所以振弦式传感器作为其监测设备中的一部分，提高参数精度是很有必要的。振弦式传感器测量由两部分组成，激振和拾振，激振是使振弦式传感器产生共振信号，拾振是测量振弦式传感器发出的共振信号，从而得出振弦式传感器测量出来对应物理量的值。

在振弦式传感器激振方式中，目前主要有高压拨弦和低压扫频两种方式，高压拨弦的方式激振对振弦式传感器产生的共振信号不易拾取，精度较低，且对传感器损伤较大，而低压扫频的激振方式，扫频时间过长，不易拾取共振信号。

在振弦式传感器拾振方式中，常用的测量频率法为直接测频法和测周期法，直接测频法在测量低频时误差较大，而测周期法测量高频时误差较大。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种振弦式传感器的高精度测量方法，同时改进了激振和拾振的方法，以实现振弦式传感器的高精度测量。

本发明采用的技术方案是：一种振弦式传感器的高精度测量方法，包括以下操作步骤：

步骤100：单片机发出激振信号；

步骤101：所述激振信号经过放大电路放大后、通过开关电路进入振弦式传感器；

步骤102：所述振弦式传感器在接受所述激振信号激励后产生第一次共振信号，所述第一次共振信号通过所述开关电路进入放大整形滤波电路，经过所述放大整形滤波电路进行放大、整形、滤波处理后，进入测频电路；

步骤103：所述测频电路通过等精度测频法测出第一次共振信号的频率fx0后，将所述第一次共振信号的频率fx0反馈至所述单片机，所述单片机发出复激振信号；

步骤104：所述复激振信号经过放大电路放大后、通过开关电路进入振弦式传感器；

步骤105：所述振弦式传感器在接受所述复激振信号激励后产生第二次共振信号，所述第二次共振信号通过所述开关电路进入放大整形滤波电路，经过所述放大整形滤波电路进行放大、整形、滤波处理后，进入测频电路；

步骤106：所述测频电路通过等精度测频法测出第二次共振信号的频率fx。

进一步地，所述等精度测频法的具体步骤是：

步骤201：将单片机中的第一定时器设置为输出比较模式，输出标准方波信号，频率为f1；将单片机中的第二定时器设置为外部时钟源模式，设置为上升沿计数；将单片机中的第三定时器设置为外部时钟源模式，设置为上升沿计数；

步骤202：单片机发出控制信号启动第二定时器和第三定时器同时进行计数，第二定时器对第一定时器输出的标准方波信号进行计数，第三定时器对振弦式传感器产生的共振信号进行计数；

步骤203：当第二定时器计数值N1达到设定值时，第三定时器停止计数，记第三定时器计数值为Nx；

步骤204：根据公式f=(Nx*f1)/N1，求出振弦式传感器产生的共振信号的频率f。

进一步地，步骤100中所述激振信号为300~6100Hz的扫频方波信号。