[发明专利]一种带有温度检测功能的二线制振弦传感器及其检测方法

说明书

本发明公开了一种带有温度检测功能的二线制振弦传感器及其检测方法，包括两端被固定在膜片上的钢弦、设置在钢弦正下方的线圈，以及用于识别线圈的输出数据的读数仪，线圈并联连接有用于监测钢弦的环境温度的复合标签，线圈和复合标签的并联连接端通过1Wire信号线与读数仪连接；复合标签由温度传感器和1Wire芯片并联组成，温度传感器和1Wire芯片并联后的两个引脚分别与线圈的两端并联分别形成两个1Wire端口，读数仪通过1Wire信号线与线圈、温度传感器和1Wire芯片进行双向数据传输；本发明既可以同步实现温度实时获取和传感器参数信息，同时也可以检测到钢弦的共振频率，并获取经过温度修正的钢弦应力状态变化。

技术领域

本发明涉及振弦传感器技术领域，具体涉及一种带有温度检测功能的二线制振弦传感器及其检测方法。

背景技术

振弦式传感器也叫做钢弦式传感器，是目前国内外普遍重视和广泛应用的一种非电量电测的传感器。钢弦式传感器具有结构简单、坚固耐用、抗干扰能力强(近距离)、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(一般为mV级正弦波)，广泛应用于岩土、混凝土、钢结构工程测试中。

钢弦和制作振弦传感器的材料均会受到温度变化的影响而产生胀缩，故此温度变化会影响到钢弦的频率，而钢弦的振动频率会受到环境温度的影响，必须加以屏蔽消除，否则会严重降低传感器测量精度，且在计算钢弦所受到的张力时，需要测量传感器当前频率，并使用出厂频率和钢弦的长度、材料密度等参数，共同完成物理量的计算。

但是现有的振弦传感器还存在的缺陷如下：

(1)利用热敏电阻监测实时温度，热敏电阻和振弦传感器本身的数据引出线大多为三线制或者四线制，由于在振弦传感器的应用过程中，每个传感器的线缆长度一般为几十米甚至数百米，线缆往往占整个传感器成本的 30％～70％，且技术人员往往为了追求效率、降低工作强度而仅仅对钢弦的振动频率进行测量，导致热敏电阻测量温度的方式并不实用。

(2)大多在振弦式传感器上利用金属标签的方式标注出厂频率和钢弦的长度、材料密度等参数，导致使用不便，计算钢弦所受到张力的难度提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有温度检测功能的二线制振弦传感器及其检测方法，以解决现有技术中线缆长，耗费大且利用金属标签的方式标注出厂频率和钢弦的长度、材料密度等参数，导致使用不便，计算钢弦所受到张力的难度提高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种带有温度检测功能的二线制振弦传感器，包括两端被固定在膜片上的钢弦以及设置在所述钢弦正下方的线圈，所述线圈并联连接有用于监测所述钢弦的环境温度的复合标签，所述线圈和所述复合标签的并联连接端通过 1Wire信号线连接有读数仪；

所述复合标签由温度传感器和1Wire芯片并联组成，所述温度传感器和 1Wire芯片并联后的两个引脚分别与所述线圈的两端并联形成两个1Wire端口，两个所述1Wire端口分别通过1Wire信号线与所述读数仪连接，所述读数仪通过所述1Wire信号线与所述线圈、温度传感器和1Wire芯片进行双向数据传输。

作为本发明的一种优选方案，所述读数仪通过所述1Wire信号线具有数据读取功能和数据发送功能，所述读数仪向所述线圈发出激励信号以监测所述钢弦的应力变化，且所述读数仪用于读取所述线圈发送的信号以及读取所述温度传感器和1Wire芯片的数据信息。

作为本发明的一种优选方案，所述温度传感器用于实时监测所述钢弦所处的环境温度，且所述1Wire芯片用于存储所述温度传感器以及所述钢弦的参数信息。

作为本发明的一种优选方案，所述读数仪包括微处理器单元，与所述微处理器单元连接的线路切换器、以及与所述微处理器单元连接的频率测量电路和温度测量电路，所述频率测量电路和温度测量电路通过所述线路切换器与所述1Wire信号线连接；