用于測(cè)量振動(dòng)物體頻率的系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】用于測(cè)量振弦測(cè)量?jī)x中的弦的頻率的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)可以包括信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生頻率與弦振動(dòng)的頻率相匹配的信號(hào)；和激勵(lì)單元，用于激勵(lì)弦以增加弦振動(dòng)的振幅。所述激勵(lì)單元可以利用所述信號(hào)激勵(lì)弦。所述系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括信號(hào)門(mén)，該信號(hào)門(mén)用于控制何時(shí)將所述信號(hào)發(fā)送到所述激勵(lì)單元。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于測(cè)量振動(dòng)物體頻率的系統(tǒng)和方法
【背景技術(shù)】【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及傳感器。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施方案涉及振弦測(cè)量?jī)x。
[0002]相關(guān)技術(shù)
[0003]振弦測(cè)量?jī)x廣泛地用于各種應(yīng)用中，包括在包含建筑物、橋梁、壩、樁、隧道襯砌、管道、錨等在內(nèi)的許多建筑項(xiàng)目中測(cè)量各種性能和力的大小。該測(cè)量?jī)x已經(jīng)適于監(jiān)測(cè)應(yīng)力、應(yīng)變、撓度、壓力、位移、液位、角運(yùn)動(dòng)和溫度。雖然進(jìn)步的技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生了其它類(lèi)型的傳感器，但是由于該傳感器的長(zhǎng)期可靠性，振弦測(cè)量?jī)x經(jīng)常被認(rèn)為是用在許多裝置中的最佳傳感器。
[0004]振弦測(cè)量?jī)x通常基于振弦原理工作，該原理規(guī)定，當(dāng)弦被撥動(dòng)時(shí)以其共振頻率振動(dòng)。共振頻率由下式確定:
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)量振弦測(cè)量?jī)x中的弦的頻率的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生頻率與所述弦的頻率相匹配的信號(hào)； 激勵(lì)單元，用于激勵(lì)所述弦以增加所述弦的振幅，所述激勵(lì)單元利用所述信號(hào)激勵(lì)所述弦；和 信號(hào)門(mén)，用于控制何時(shí)將所述信號(hào)發(fā)送到所述激勵(lì)單元。
2.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)產(chǎn)生為具有與所述弦的相位相匹配的相位。
3.權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括用于確定所述弦的頻率和相位的頻率測(cè)定儀。
4.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括數(shù)據(jù)控制器，用于從所述頻率測(cè)定儀接收和存儲(chǔ)所述弦的頻率，并指示所述信號(hào)門(mén)向所述激勵(lì)單元發(fā)送所述信號(hào)。
5.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)發(fā)生器控制所述信號(hào)的振幅，并且由此控制所述弦的振幅。
6.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)門(mén)在所述信號(hào)的周期期間的任意時(shí)刻向所述激勵(lì)單元發(fā)送所述信號(hào)。
7.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)門(mén)控制被發(fā)送到所述激勵(lì)單元的信號(hào)的周期的數(shù)目，并且由此控制所述弦的振幅。
8.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)門(mén)間歇地向所述激勵(lì)單元發(fā)送所述信號(hào)，但是具有足夠的再發(fā)生以維持所述弦的持續(xù)振動(dòng)。
9.權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，還包括檢測(cè)單元，用于檢測(cè)所述弦的運(yùn)動(dòng)并向所述頻率測(cè)定儀發(fā)送檢測(cè)信號(hào)。
10.權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)門(mén)交替地進(jìn)行向所述頻率測(cè)定儀發(fā)送所述檢測(cè)信號(hào)和向所述激勵(lì)單元發(fā)送所述信號(hào)兩者。
11.權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測(cè)單元和所述激勵(lì)單元都包含線圈，其中，檢測(cè)單元線圈和激勵(lì)單元線圈是相同的線圈。
12.一種用于激勵(lì)振弦測(cè)量?jī)x中的振弦的激勵(lì)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生與所述振弦的頻率和相位相匹配的激勵(lì)信號(hào)； 激勵(lì)單元，用于當(dāng)所述弦振動(dòng)時(shí)在所述振弦的周期期間的任意時(shí)刻激勵(lì)所述振弦，所述激勵(lì)單元利用所述激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)所述振弦，其中，激勵(lì)所述振弦使所述振弦的振幅增加，同時(shí)保持所述振弦的頻率和相位；和 信號(hào)門(mén)，用于控制來(lái)自所述信號(hào)發(fā)生器的激勵(lì)信號(hào)向所述激勵(lì)單元的轉(zhuǎn)發(fā)，其中，所述信號(hào)門(mén)間歇地轉(zhuǎn)發(fā)所述激勵(lì)信號(hào)，但是有足夠的再發(fā)生以維持所述弦的持續(xù)振動(dòng)。
13.權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述激勵(lì)單元包含線圈，其中，所述線圈利用所述激勵(lì)信號(hào)來(lái)激勵(lì)所述振弦并且檢測(cè)所述弦的振動(dòng)。
14.權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)門(mén)交替地進(jìn)行從所述激勵(lì)單元向所述線圈轉(zhuǎn)發(fā)激勵(lì)信號(hào)和轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自所述線圈的振動(dòng)檢測(cè)信號(hào)兩者，其中，所述振動(dòng)檢測(cè)信號(hào)用于計(jì)算所述弦的頻率。
15.一種用于控制多個(gè)振弦測(cè)量?jī)x的振動(dòng)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 如權(quán)利要求12中所記載的多個(gè)激勵(lì)系統(tǒng)；和 數(shù)據(jù)控制器，其連接到所述多個(gè)激勵(lì)系統(tǒng)的每一個(gè)的信號(hào)門(mén)，其中，所述數(shù)據(jù)控制器向信號(hào)門(mén)中的每一個(gè)發(fā)送時(shí)間同步的激勵(lì)信號(hào)，以控制所述激勵(lì)信號(hào)向每個(gè)所述激勵(lì)系統(tǒng)的激勵(lì)單元的傳遞。
16.一種用于在包括振弦測(cè)量?jī)x的系統(tǒng)中增加振弦的振幅的方法，所述方法包括: 計(jì)算所述弦的頻率； 產(chǎn)生頻率與所述弦的頻率相匹配的激勵(lì)信號(hào)； 利用所述激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)所述弦以增加所述弦的振幅；和 選通所述激勵(lì)信號(hào)，以在選通信號(hào)未被接收時(shí)阻止所述激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)所述弦。
17.權(quán)利要求16所述的方法，還包括計(jì)算所述弦的相位，其中，所述激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生為具有與所述弦的相位匹配的相位。
18.權(quán)利要求16所述的方法，其中，在所述弦振動(dòng)時(shí)激勵(lì)所述弦。
19.權(quán)利要求18所述的方法，其中，在所述弦的周期期間的任意時(shí)刻激勵(lì)所述弦。
20.權(quán)利要求19所述的方法，其中，在所述選通信號(hào)被接收之后，所述弦被激勵(lì)預(yù)定數(shù)目的弦的周期。
21.權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述選通信號(hào)被間歇地接收以使得能夠在接收選通信號(hào)之間檢測(cè)所述弦的運(yùn)動(dòng)。
22.權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述選通信號(hào)通常被接收為足以維持所述弦的持續(xù)振動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G01H13/00GK103998905SQ201280056542
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月17日
【發(fā)明者】拉里·尤金·雅各布森, 斯科特·史蒂文·科爾內(nèi)森 申請(qǐng)人:坎貝爾科學(xué)股份有限公司