本發(fā)明涉及一種振弦式傳感器工作性態(tài)在線測(cè)試方法及裝置。

背景技術(shù)：

振弦式傳感器系統(tǒng)的基本組成部分包括傳感器、信號(hào)電纜及讀數(shù)儀表。其中，傳感器一般由一個(gè)可以振動(dòng)的鋼弦、激振線圈以及固定端組成。線圈兩端通過信號(hào)電纜引出，見圖3。

傳感器所測(cè)物理量如應(yīng)力、壓強(qiáng)等可改變鋼弦固有自振頻率，可由讀數(shù)儀表通過信號(hào)電纜連接傳感器進(jìn)行測(cè)量。一般是讀數(shù)儀表首先通過信號(hào)電纜在傳感器線圈兩端施加一個(gè)激振信號(hào)，傳感器內(nèi)鋼弦受迫振蕩，并于停止施加激振信號(hào)后繼續(xù)阻尼振蕩。此時(shí)鋼弦的機(jī)械振蕩通過線圈轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電信號(hào)，通過電纜回傳至讀數(shù)儀。通過讀數(shù)儀對(duì)信號(hào)計(jì)頻，即可測(cè)得鋼弦的自振頻率。一般該頻率的范圍是500～5000Hz，相應(yīng)信號(hào)電壓幅度在1mV左右，而激振信號(hào)電壓幅度一般在5V以上。

振弦式傳感器在安裝過程中或使用一段時(shí)間后，傳感器或信號(hào)電纜均有可能受損造成傳感器無法正常工作，或是讀數(shù)不正確。目前一般是通過重復(fù)讀數(shù)的穩(wěn)定性來評(píng)價(jià)傳感器的測(cè)值可靠性，但讀數(shù)穩(wěn)定性一般僅能反映偶然誤差的大小，而不能反映準(zhǔn)確度，因而靠重復(fù)讀數(shù)的方法并不能全面評(píng)價(jià)傳感器的精確度，同樣也不能判斷讀數(shù)的變化是否準(zhǔn)確反映了真實(shí)的物理量變化。因此在實(shí)踐當(dāng)中，讀數(shù)發(fā)生變化時(shí)，往往會(huì)使分析人員難以在物理量真實(shí)變化與傳感器失效之間做出準(zhǔn)確的判斷。

除了采用重復(fù)讀數(shù)的方法外，現(xiàn)有技術(shù)還利用通用萬用表來測(cè)試線圈及電纜的總直流電阻以判斷傳感器系統(tǒng)直流通路的好壞，進(jìn)而給出電纜或線圈是否斷線的結(jié)論，見圖4。但該方法仍有局限性，原因在于，振弦式傳感器是以交流的頻率信號(hào)代表物理量，而電阻并不是制約讀數(shù)精度的決定性因素。例如對(duì)一般的振弦式傳感器，線圈電阻在300Ω左右，電纜的電阻可以在0~1000Ω的范圍內(nèi)變化而傳感器仍能正常工作。實(shí)踐中除非測(cè)試到電阻在100kΩ以上，可以明顯確定是斷線故障，在電阻值不是明顯異常的情況下，使用萬用表無法給出儀器工作是否正常的確切結(jié)論；另一方面，萬用表僅能測(cè)出直流電阻，而頻率信號(hào)的衰減是與交流阻抗相關(guān)，直流電阻不能完全代表電纜傳輸信號(hào)的性能，容易造成誤判。因此在實(shí)際使用萬用表測(cè)試時(shí)，有些儀器的電阻很大，但仍讀數(shù)正常，而有些電阻測(cè)值正常的儀器卻無法讀數(shù)，無法準(zhǔn)確判斷儀器是否失效，更無法實(shí)現(xiàn)在接入讀數(shù)儀的情況下進(jìn)行在線測(cè)試。

理論上還可以使用通用示波器和頻譜儀在線觀察讀數(shù)儀激振信號(hào)與感應(yīng)信號(hào)的波形和頻譜，但前已述及，傳感器的感應(yīng)信號(hào)電壓幅度僅為1mV，線路上不但存在高達(dá)5V的激振信號(hào)，且夾雜大量干擾信號(hào)，在無法排除上述信號(hào)的情況下，直接使用示波器和頻譜儀難以觀察到傳感器的感應(yīng)信號(hào)波形或頻譜。因而實(shí)踐中無法使用示波器或頻譜儀在線檢測(cè)振弦式傳感器的工作狀態(tài)，只能通過讀數(shù)儀內(nèi)置波形或頻譜測(cè)量功能，在不施加激振信號(hào)時(shí)測(cè)量感應(yīng)信號(hào)，然而這種方式破壞了檢測(cè)的獨(dú)立性原則，無法排除讀數(shù)儀故障造成的測(cè)量問題，對(duì)于很多場(chǎng)合，例如讀數(shù)儀廠家和型號(hào)已經(jīng)確定，或者傳感器接入的是具有多路讀數(shù)能力的自動(dòng)化采集系統(tǒng)，也不允許更換讀數(shù)儀或采集系統(tǒng)來檢測(cè)傳感器。。

傳統(tǒng)的傳感器狀態(tài)評(píng)價(jià)手段主要依靠重復(fù)讀數(shù)，以讀數(shù)的穩(wěn)定性來推測(cè)傳感器狀態(tài)的好壞。這種方法有很大局限性，因?yàn)樽x數(shù)穩(wěn)定性一般僅能反映測(cè)量偶然誤差的大小，而不能反映測(cè)量準(zhǔn)確度，讀數(shù)穩(wěn)定不是傳感器測(cè)量準(zhǔn)確的充分條件；另一方面由于物理量變化也能引起讀數(shù)變化，讀數(shù)穩(wěn)定也不是傳感器測(cè)量準(zhǔn)確的必要條件，因而發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不穩(wěn)時(shí)往往難以區(qū)分是傳感器性能變差造成還是發(fā)生了真實(shí)的物理量變化。采用傳統(tǒng)萬用表測(cè)量傳感器線圈或線路的電阻，需通過萬用表內(nèi)部電流源形成測(cè)量回路，而讀數(shù)儀工作時(shí)會(huì)輸出激振信號(hào)，因此使用萬用表測(cè)電阻時(shí)讀數(shù)儀無法正常工作，無法實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量。

目前，檢測(cè)振弦式傳感器的工作狀態(tài)缺乏直接有效裝置，造成傳感器狀態(tài)評(píng)價(jià)困難。2013年生效的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《DL/T1271—2013鋼弦式監(jiān)測(cè)儀器鑒定技術(shù)規(guī)程》，提出了對(duì)傳感器的鑒定方法，但仍是基于傳感器系統(tǒng)內(nèi)的讀數(shù)儀表的測(cè)量成果進(jìn)行分析，這種依靠系統(tǒng)內(nèi)組件的測(cè)量數(shù)據(jù)來評(píng)價(jià)整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)的方法具有很大的局限性，容易受系統(tǒng)內(nèi)各組件間的影響而造成誤判，缺乏能夠獨(dú)立、直接地獲取反映系統(tǒng)工作性態(tài)的獨(dú)立定量指標(biāo)的方法。

因此，面對(duì)數(shù)量越來越龐大的已安裝傳感器，急需一種客觀、準(zhǔn)確、獨(dú)立、直接的測(cè)試手段，用于評(píng)價(jià)振弦式傳感器的工作性態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種振弦式傳感器工作性態(tài)在線測(cè)試方法及裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種振弦式傳感器工作性態(tài)在線測(cè)試方法，包括以下步驟：

1）將讀數(shù)儀與振弦式傳感器連接，測(cè)量讀數(shù)儀發(fā)出的激振信號(hào)；

2）判斷激振信號(hào)結(jié)束后，測(cè)量振弦式傳感器產(chǎn)生的線圈感應(yīng)信號(hào)；

3）根據(jù)所述激振信號(hào)或激振信號(hào)結(jié)束后的線圈感應(yīng)信號(hào)計(jì)算有關(guān)振弦式傳感器系統(tǒng)工作性態(tài)的結(jié)果并顯示該結(jié)果。

步驟1）中，測(cè)量讀數(shù)儀發(fā)出的激振信號(hào)的電壓幅度、電流幅度、電壓波形、電流波形中的一種。

步驟2）中，激振信號(hào)結(jié)束的條件是激振信號(hào)幅度發(fā)生電平觸發(fā)，或者激振信號(hào)波形不影響所述線圈感應(yīng)信號(hào)的測(cè)量。

步驟2）中，測(cè)量振弦式傳感器產(chǎn)生的線圈感應(yīng)信號(hào)的方式是先對(duì)信號(hào)進(jìn)行條件控制幅度衰減，再進(jìn)行放大。

步驟3）中，振弦式傳感器系統(tǒng)工作性態(tài)的結(jié)果是由激振信號(hào)和激振信號(hào)結(jié)束后的線圈感應(yīng)信號(hào)計(jì)算出的在感應(yīng)信號(hào)頻率下的測(cè)量線路的阻抗，或者是由激振信號(hào)結(jié)束后的線圈感應(yīng)信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后形成的離散波形數(shù)據(jù)系列，或者是由激振信號(hào)結(jié)束后的線圈感應(yīng)信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后形成的離散波形數(shù)據(jù)系列計(jì)算得出的波形幅度值，或者是由激振信號(hào)結(jié)束后的線圈感應(yīng)信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后形成的離散波形數(shù)據(jù)系列計(jì)算得出的波形頻率值，或者是由激振信號(hào)結(jié)束后的線圈感應(yīng)信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后形成的離散波形數(shù)據(jù)系列計(jì)算得出的波形幅度衰減速率值，或者是由激振信號(hào)結(jié)束后的線圈感應(yīng)信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后形成的離散波形數(shù)據(jù)系列計(jì)算得出的在波形幅度衰減過程中典型幅度范圍的持續(xù)時(shí)間值，或者是由激振信號(hào)結(jié)束后的線圈感應(yīng)信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后形成的離散波形數(shù)據(jù)系列計(jì)算得出的信噪比，或者是由激振信號(hào)結(jié)束后的線圈感應(yīng)信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后形成的離散波形數(shù)據(jù)系列計(jì)算得出的頻譜。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種振弦式傳感器工作性態(tài)在線測(cè)試裝置，包括：

激振信號(hào)拾取電路：用于在傳感器和讀數(shù)儀構(gòu)成的測(cè)量線路上將激振信號(hào)的特征信息變換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)；

受控放大電路：根據(jù)控制器的控制邏輯電信號(hào)，將激振信號(hào)結(jié)束后的線圈感應(yīng)信號(hào)的特征信息變換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)；

控制器：用于判斷激振信號(hào)是否結(jié)束，并向受控放大電路和運(yùn)算處理器輸出控制邏輯電信號(hào)；

運(yùn)算處理器：用于根據(jù)控制器的控制邏輯電信號(hào)，測(cè)量代表激振信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)和激振信號(hào)結(jié)束后的代表線圈感應(yīng)信號(hào)特征信息的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，并對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)進(jìn)行處理得到有關(guān)振弦式傳感器系統(tǒng)工作性態(tài)的結(jié)果；

顯示器：用于顯示運(yùn)算處理器得到的結(jié)果。

所述激振信號(hào)的特征信息包括電壓幅度、電流幅度、電壓波形、電流波形中的一種。

所述激振信號(hào)拾取電路包括幅度檢波電路，所述幅度檢波電路與低速低倍差動(dòng)放大器連接；或者所述激振信號(hào)拾取電路包括電流采樣電阻、與所述電流采樣電阻并聯(lián)的幅度檢波電路，所述幅度檢波電路與低速低倍差動(dòng)放大器連接；或者所述激振信號(hào)拾取電路包括高速低倍差動(dòng)放大器；或者所述激振信號(hào)拾取電路包括高速低倍差動(dòng)放大器和與所述高速低倍差動(dòng)放大器并聯(lián)的電流采樣電阻。

所述受控放大電路包括一個(gè)信號(hào)放大電路，所述信號(hào)放大電路輸入端連接受控信號(hào)幅度衰減電路。

所述受控放大電路包括差動(dòng)放大器，所述差動(dòng)放大器與電壓控制開關(guān)連接，所述電壓控制開關(guān)與控制器的控制邏輯電信號(hào)輸出端連接；所述控制器包括電平觸發(fā)器。

所述控制器包括數(shù)字信號(hào)處理器，所述數(shù)字信號(hào)處理器接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)。

所述有關(guān)振弦式傳感器系統(tǒng)工作性態(tài)的結(jié)果包括由激振信號(hào)結(jié)束后的代表線圈感應(yīng)信號(hào)特征信息的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換得到的離散波形數(shù)據(jù)系列；或者所述有關(guān)振弦式傳感器系統(tǒng)工作性態(tài)的結(jié)果包括由激振信號(hào)結(jié)束后的代表線圈感應(yīng)信號(hào)特征信息的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換得到的離散波形數(shù)據(jù)系列計(jì)算得到的有關(guān)該波形的幅度、頻率、幅度衰減速率、幅度衰減過程中典型幅度范圍的持續(xù)時(shí)間、信噪比、頻譜中的一種；或者所述有關(guān)振弦式傳感器系統(tǒng)工作性態(tài)的結(jié)果包括由代表激振信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)和激振信號(hào)結(jié)束后的代表線圈感應(yīng)信號(hào)特征信息的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)分別通過模數(shù)轉(zhuǎn)換得到的兩組離散波形數(shù)據(jù)系列計(jì)算得到的感應(yīng)信號(hào)頻率下測(cè)量線路的阻抗。

所述運(yùn)算處理器包括運(yùn)算器，所述運(yùn)算器接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為：本發(fā)明測(cè)量結(jié)果可確切反映傳感器系統(tǒng)的工作性態(tài)，不受物理量測(cè)值影響；本發(fā)明提出的有關(guān)工作性態(tài)的測(cè)試結(jié)果正常是傳感器系統(tǒng)處于工作正常狀態(tài)的必要條件，任何測(cè)試結(jié)果異常均對(duì)應(yīng)有確切的傳感器故障原因，能夠準(zhǔn)確提示傳感器測(cè)量準(zhǔn)確性變差或失效，而不用依靠對(duì)物理量測(cè)值的分析，且這些測(cè)試項(xiàng)目的成果也不易受物理量變化的干擾。例如，測(cè)量線路的阻抗值中的電阻過小或過大，表明回路中存在短路或斷路，會(huì)影響傳感器正常接收激振信號(hào)，以及讀數(shù)儀接收感應(yīng)信號(hào)；測(cè)量線路阻抗值中的感性電抗過小，表明傳感器線圈內(nèi)部短路，影響激振與感應(yīng)信號(hào)拾??；測(cè)量線路阻抗值中的容性電抗過小，表明傳輸線路存在交流短路，會(huì)影響感應(yīng)信號(hào)的傳輸；感應(yīng)信號(hào)波形幅度過小、典型幅度范圍的持續(xù)時(shí)間過短以及波形衰減速率過大均會(huì)影響頻率測(cè)量的準(zhǔn)確度；感應(yīng)信號(hào)的信噪比過小、頻譜過于凌亂，均會(huì)影響測(cè)值的穩(wěn)定性。上述結(jié)果均能直接反映傳感器的工作性態(tài)，因而在測(cè)試過程中一旦某測(cè)試項(xiàng)目取得異常結(jié)果，即可得出傳感器測(cè)量精度受到影響或者已經(jīng)失效的結(jié)論，并能指出故障部件及故障原因；本發(fā)明是伴隨傳感器系統(tǒng)工作過程同步測(cè)試線間電壓及線路上的電流等參數(shù)，測(cè)試信號(hào)的激發(fā)源取自讀數(shù)儀，無需在傳感器系統(tǒng)上輸入信號(hào)，因此可以實(shí)現(xiàn)在線檢驗(yàn)，能夠動(dòng)態(tài)測(cè)量傳感器系統(tǒng)工作的全過程；本發(fā)明具備直接從測(cè)量線路上判斷是否存在激振信號(hào)的能力，無需通過讀數(shù)儀獲取傳感器系統(tǒng)工作過程的信息，可在不更換包括讀數(shù)儀在內(nèi)的傳感器系統(tǒng)任何組件的前提下完成測(cè)試工作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法流程圖；

圖2是本發(fā)明涉及裝置包含的部件；

圖3是振弦式傳感器的基本組成部分；

圖4是傳統(tǒng)使用萬用表檢測(cè)振弦式傳感器的示意圖；

圖5是激振信號(hào)拾取電路的一個(gè)實(shí)施例，拾取電壓幅度；

圖6是激振信號(hào)拾取電路的一個(gè)實(shí)施例，拾取電流幅度；

圖7是激振信號(hào)拾取電路的一個(gè)實(shí)施例，拾取電壓波形；

圖8是激振信號(hào)拾取電路的一個(gè)實(shí)施例，拾取電流波形；

圖9是控制器的一個(gè)實(shí)施例，將幅度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電平觸發(fā)信號(hào)；

圖10是控制器的一個(gè)實(shí)施例，將波形信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散波形系列，判斷被測(cè)線路上有無激振信號(hào)；

圖11是運(yùn)算處理器的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)控制器的控制邏輯電信號(hào)，將激振信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)和激振信號(hào)結(jié)束后的代表線圈感應(yīng)信號(hào)特征信息的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散波形系列，并進(jìn)行處理得到有關(guān)振弦式傳感器系統(tǒng)工作性態(tài)的結(jié)果；

圖12是感應(yīng)信號(hào)受控放大電路的一個(gè)實(shí)施例，輸出的是感應(yīng)信號(hào)的波形；

圖13是本發(fā)明裝置的一個(gè)實(shí)施例，通過簡(jiǎn)化功能降低硬件開銷；

圖14是本發(fā)明裝置的一個(gè)實(shí)施例，通過較豐富的硬件配置實(shí)現(xiàn)多功能；

圖15是采用本發(fā)明測(cè)得的正常振弦式傳感器感應(yīng)電壓波形輸出；

圖16是采用本發(fā)明測(cè)得的非正常振弦式傳感器感應(yīng)電壓波形輸出；

以上附圖中的標(biāo)記分別為：

1—激振信號(hào)拾取電路，2—受控放大電路，3—控制器，4—運(yùn)算處理器，5—控制器的激振信號(hào)輸入端，6—受控放大電路的控制信號(hào)輸入端，7—運(yùn)算處理器的激振信號(hào)輸入端，8—感應(yīng)信號(hào)輸入端，9—運(yùn)算處理器的控制信號(hào)輸入端，10—傳感器， 11—讀數(shù)儀， 12—顯示器，50—鋼弦，51—固定端，52—激振線圈，53—信號(hào)電纜，54—萬用表，101—幅度檢波電路，102—低速低倍差動(dòng)放大器，103—電流取樣電阻，104—高速低倍差動(dòng)放大器，201—電壓控制開關(guān)，202—差動(dòng)放大器，301—電平觸發(fā)器，302—激振信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，303—數(shù)據(jù)總線，304—數(shù)字信號(hào)處理器，401—激振信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，402—感應(yīng)信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，403—數(shù)據(jù)總線，404—運(yùn)算器，405—激振電流信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，406—激振電壓信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

具體實(shí)施方式

如圖1，本發(fā)明的方法包括以下步驟：

1）將讀數(shù)儀與振弦式傳感器連接，測(cè)量讀數(shù)儀發(fā)出的激振信號(hào)；

2）判斷激振信號(hào)結(jié)束后，測(cè)量振弦式傳感器產(chǎn)生的線圈感應(yīng)信號(hào)；

3）根據(jù)所述激振信號(hào)和激振信號(hào)結(jié)束后的線圈感應(yīng)信號(hào)計(jì)算有關(guān)振弦式傳感器系統(tǒng)工作性態(tài)的結(jié)果并顯示該結(jié)果。

如圖2，本發(fā)明的裝置包括激振信號(hào)拾取電路1、受控放大電路2、控制器3、運(yùn)算處理器4和顯示器12；激振信號(hào)拾取電路1和受控放大電路2的測(cè)試信號(hào)輸入端接入由傳感器10和讀數(shù)儀11構(gòu)成的測(cè)量線路中；激振信號(hào)拾取電路1的信號(hào)輸出端接入控制器3的激振信號(hào)輸入端5和運(yùn)算處理器4的激振信號(hào)輸入端7；受控放大電路2的信號(hào)輸出端接入運(yùn)算處理器4的感應(yīng)信號(hào)輸入端8；控制器3的控制信號(hào)輸出端接入受控放大電路2的控制信號(hào)輸入端6和運(yùn)算處理器4的控制信號(hào)輸入端9；運(yùn)算處理器4的顯示信號(hào)輸出端接入顯示器12的顯示信號(hào)輸入端。

具體實(shí)踐中，圖2中的讀數(shù)儀11所發(fā)出的激振信號(hào)的幅度和頻率因生產(chǎn)廠家不同而有所區(qū)別，相應(yīng)傳感器10在不同廠家間也有所差別，一般讀數(shù)儀和傳感器選擇同一廠家配套使用。

為便于說明具體實(shí)施方式，設(shè)定圖2中的讀數(shù)儀11的激振電壓幅度為5V，激振頻率為500Hz至5000H掃頻，相應(yīng)傳感器10的輸出感應(yīng)信號(hào)電壓為10mV，諧振頻率為2000Hz。在使用讀數(shù)儀11進(jìn)行正常讀數(shù)時(shí)，讀數(shù)儀11首先在電纜上加載頻率500Hz至5000Hz，幅度為5V的激振信號(hào)，當(dāng)讀數(shù)儀激振信號(hào)掃頻輸出至2000Hz左右時(shí)，傳感器處于諧振狀態(tài)，鋼弦50起振。讀數(shù)儀11完成掃頻過程后，傳感器鋼弦50繼續(xù)振蕩，讀數(shù)儀此時(shí)測(cè)量10mV的感應(yīng)信號(hào)頻率，在讀數(shù)儀上顯示頻率為2000Hz的實(shí)測(cè)值。加入本發(fā)明進(jìn)行在線工作形態(tài)測(cè)試后，本發(fā)明各部分的具體實(shí)施處理流程為：

圖5所示為激振信號(hào)拾取電路拾取激振信號(hào)的電壓幅度的一個(gè)實(shí)施例，掃頻激振信號(hào)的5V電壓進(jìn)入幅度檢波電路101后，掃頻激振信號(hào)的交流部分被濾除，輸出與激振信號(hào)幅度相關(guān)的大小約2V的直流差動(dòng)電壓，由低速低倍差動(dòng)放大器102放大后，轉(zhuǎn)化為能夠觸發(fā)控制器3的2V直流單端電壓信號(hào)；當(dāng)沒有掃頻激振信號(hào)時(shí)，幅度檢波電路101輸出的差動(dòng)電壓幅度很小，至多只有幾十mV的感應(yīng)信號(hào)或干擾信號(hào)，由于低速低倍差動(dòng)放大器102的放大倍數(shù)低，輸出的直流單端電壓信號(hào)仍只有幾十mV，因此在讀數(shù)儀11的測(cè)量過程，激振信號(hào)拾取電路輸出的是標(biāo)準(zhǔn)的單端電壓信號(hào)。

圖6所示為激振信號(hào)拾取電路拾取激振信號(hào)的電流幅度的一個(gè)實(shí)施例，通過電流取樣電阻將激振信號(hào)電流轉(zhuǎn)換為差動(dòng)電壓后送入幅度檢波電路101，其余與圖5相同。電流取樣電阻的大小不同會(huì)形成不同的差動(dòng)電壓，但經(jīng)低速低倍差動(dòng)放大器102調(diào)整后都將轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的單端電壓信號(hào)。

圖7所示為激振信號(hào)拾取電路拾取激振信號(hào)的電壓波形的一個(gè)實(shí)施例，通過高速低倍差動(dòng)放大器104直接放大激振信號(hào)電壓，轉(zhuǎn)化為適合控制器3和運(yùn)算處理器4測(cè)量的波形信號(hào)。一般控制器3和運(yùn)算處理器4內(nèi)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為2V，為使5V激振信號(hào)滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入范圍，需要使用高速低倍差動(dòng)放大器104放大掃頻激振電壓，本例中放大器104的帶寬應(yīng)高于5000Hz，放大倍數(shù)為0.4。

圖8所示為激振信號(hào)拾取電路拾取激振信號(hào)的電流波形的一個(gè)實(shí)施例，通過電流取樣電阻將激振信號(hào)電流轉(zhuǎn)換為差動(dòng)電壓后送入高速低倍差動(dòng)放大器104，其余與圖7相同。電流取樣電阻的大小不同會(huì)形成不同的差動(dòng)電壓，但經(jīng)高速低倍差動(dòng)放大器104調(diào)整后都將滿足控制器3和運(yùn)算處理器4內(nèi)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入要求。

圖9所示為控制器3將幅度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電平觸發(fā)信號(hào)的一個(gè)實(shí)施例，激振信號(hào)結(jié)束時(shí)，在激振信號(hào)輸入端5的單端直流電壓只有幾十mV，低于電平觸發(fā)器301事先設(shè)置的1V觸發(fā)門限，控制信號(hào)輸出端輸出使能信號(hào)；線路上有激振信號(hào)時(shí)，在激振信號(hào)輸入端5的單端直流電壓有2V，高于電平觸發(fā)器301事先設(shè)置的1V觸發(fā)門限，控制信號(hào)輸出端輸出禁止信號(hào)。

圖10所示為控制器3將波形信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散波形系列，根據(jù)離散波形數(shù)據(jù)系列判斷被測(cè)線路上有無激振信號(hào)，并將判斷結(jié)果經(jīng)控制信號(hào)輸出端輸出的一個(gè)實(shí)施例，在激振信號(hào)輸入端5的波形信號(hào)經(jīng)激振信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器302轉(zhuǎn)換為離散波形系列后，由數(shù)據(jù)總線303送至數(shù)字信號(hào)處理器304，計(jì)算出波形系列的幅度，在線路上有激振信號(hào)時(shí)，波形的幅度為2V左右，高于數(shù)字信號(hào)處理器304中預(yù)置的1V激振信號(hào)幅度判斷條件，控制信號(hào)輸出端輸出禁止信號(hào)，在激振信號(hào)停止時(shí)，波形幅度只有幾十mV，低于數(shù)字信號(hào)處理器304中預(yù)置的1V激振信號(hào)幅度判斷條件，控制信號(hào)輸出端輸出使能信號(hào)。

圖11所示為運(yùn)算處理器4根據(jù)控制器的控制邏輯電信號(hào)，將激振信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)和激振信號(hào)結(jié)束后的代表線圈感應(yīng)信號(hào)特征信息的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散波形系列，并進(jìn)行處理得到有關(guān)振弦式傳感器系統(tǒng)工作性態(tài)的結(jié)果的一個(gè)實(shí)施例，激振信號(hào)輸入端7的波形信號(hào)經(jīng)激振信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器401轉(zhuǎn)換為離散波形系列、感應(yīng)信號(hào)輸入端8的波形信號(hào)經(jīng)感應(yīng)信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器402轉(zhuǎn)換為離散波形系列后，由數(shù)據(jù)總線403送至運(yùn)算器404完成計(jì)算過程。運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，可計(jì)算出在感應(yīng)信號(hào)頻率下的測(cè)量線路的阻抗、感應(yīng)信號(hào)的幅度、頻率、波形幅度衰減速率、波形幅度衰減過程中典型幅度范圍的持續(xù)時(shí)間、信噪比以及頻譜等。

具體地，可采用數(shù)值運(yùn)算方式提取信號(hào)幅度；可以采用單位時(shí)間內(nèi)對(duì)波形周期計(jì)數(shù)的方法求得信號(hào)頻率；可以在單位時(shí)間內(nèi)提取信號(hào)幅度的變化量，得到波形幅度衰減速率；可以記錄從激振信號(hào)結(jié)束到感應(yīng)信號(hào)幅度下降到讀數(shù)儀無法測(cè)量所經(jīng)歷的時(shí)間，得到波形幅度衰減過程中典型幅度范圍的持續(xù)時(shí)間；可以采用FFT變換解算出信號(hào)頻譜；可以由FFT變換獲得的信號(hào)和噪聲的頻率特性，計(jì)算信噪比。可以計(jì)算感應(yīng)信號(hào)的頻率，再在此頻率下對(duì)激振信號(hào)采用瞬時(shí)電壓、電流等多變量進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算的方式求得測(cè)量線路在感應(yīng)信號(hào)頻率下的阻抗，以及阻抗中包含的電阻、電抗等參數(shù)。

圖12所示為受控放大電路2輸出感應(yīng)信號(hào)的波形的一個(gè)實(shí)施例，電壓控制開關(guān)201禁止時(shí)，信號(hào)無法進(jìn)入差動(dòng)放大器202，無信號(hào)輸出；電壓控制開關(guān)201使能時(shí)，此時(shí)差動(dòng)放大器202將感應(yīng)信號(hào)波形放大至適合模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣的幅度。在本例中，感應(yīng)信號(hào)的電壓幅度為10mV，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為2V，相應(yīng)差動(dòng)放大器202的放大倍數(shù)為200倍。

本發(fā)明的各組成部件可在上述具體實(shí)施方式中選擇，再由各部件連接構(gòu)成本發(fā)明。根據(jù)測(cè)試的側(cè)重點(diǎn)不同，以下展示本發(fā)明的幾種實(shí)施例：

圖13為本發(fā)明側(cè)重于簡(jiǎn)化功能降低硬件開銷的一個(gè)實(shí)施例，信號(hào)電纜上有激振信號(hào)時(shí)，激振信號(hào)拾取電路1內(nèi)的幅度檢波電路101和低速低倍差動(dòng)放大器102輸出的電平信號(hào)觸發(fā)控制器3中的電平觸發(fā)器301輸出禁止信號(hào)，受控放大電路2無信號(hào)輸出，同時(shí)電平觸發(fā)器301輸出的禁止信號(hào)進(jìn)入運(yùn)算處理器4的運(yùn)算器404，感應(yīng)信號(hào)處理功能中止，激振信號(hào)處理功能激活，激振信號(hào)送入運(yùn)算處理器4內(nèi)的激振信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器401完成離散波形數(shù)據(jù)系列轉(zhuǎn)換，經(jīng)運(yùn)算處理器4的運(yùn)算器404完成計(jì)算過程，可計(jì)算出激振信號(hào)的電壓幅度；信號(hào)電纜上無激振信號(hào)時(shí)，電平觸發(fā)器301輸出使能信號(hào)，運(yùn)算處理器4的運(yùn)算器404激振信號(hào)處理功能中止，感應(yīng)信號(hào)處理功能激活，受控放大電路2中的電壓控制開關(guān)201導(dǎo)通，感應(yīng)信號(hào)進(jìn)入差動(dòng)放大器202放大后送入運(yùn)算處理器4內(nèi)的感應(yīng)信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器402完成離散波形數(shù)據(jù)系列轉(zhuǎn)換，經(jīng)運(yùn)算處理器4的運(yùn)算器404完成計(jì)算過程，可計(jì)算出感應(yīng)信號(hào)的幅度、頻率、波形幅度衰減速率、波形幅度衰減過程中典型幅度范圍的持續(xù)時(shí)間、信噪比以及頻譜等，并將計(jì)算結(jié)果通過顯示器12顯示。

圖14為本發(fā)明側(cè)重于通過較豐富的硬件配置實(shí)現(xiàn)大多數(shù)功能的一個(gè)實(shí)施例，激振信號(hào)拾取電路1同時(shí)拾取電流波形和電壓波形，控制器3將電流波形信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散波形系列，根據(jù)離散波形數(shù)據(jù)系列判斷被測(cè)線路上有無激振信號(hào)，并將判斷結(jié)果發(fā)送至受控放大電路2和運(yùn)算處理器4。信號(hào)電纜上有激振信號(hào)時(shí)，控制器3輸出禁止信號(hào)，受控放大電路2無信號(hào)輸出；激振信號(hào)拾取電路1拾取得到的電流波形和電壓波形分別經(jīng)激振電流信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器405和激振電壓信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器406轉(zhuǎn)換為離散波形系列后在運(yùn)算器404暫存。信號(hào)電纜上無激振信號(hào)時(shí)，控制器3輸出使能信號(hào)，受控放大電路2中的電壓控制開關(guān)201導(dǎo)通，感應(yīng)信號(hào)進(jìn)入差動(dòng)放大器202放大后送入運(yùn)算處理器4內(nèi)的感應(yīng)信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器402完成離散波形數(shù)據(jù)系列轉(zhuǎn)換。運(yùn)算器404完成激振信號(hào)和感應(yīng)信號(hào)離散波形數(shù)據(jù)系列的計(jì)算過程，可計(jì)算出感應(yīng)信號(hào)的幅度、頻率、波形幅度衰減速率、波形幅度衰減過程中典型幅度范圍的持續(xù)時(shí)間、信噪比、頻譜以及測(cè)量線路阻抗等，并通過顯示器12顯示。該實(shí)施例使用硬件電路較多，對(duì)運(yùn)算器404的計(jì)算能力要求較高，控制邏輯由控制器3中數(shù)字信號(hào)處理器304的軟件實(shí)現(xiàn)。運(yùn)算器404和數(shù)字信號(hào)處理器304都可以選用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于本發(fā)明，在功能邏輯上是采用了兩個(gè)單片機(jī)，但實(shí)際產(chǎn)品中，也可以采用分時(shí)復(fù)用的方式實(shí)際選擇1個(gè)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)算器404和數(shù)字信號(hào)處理器304的功能，以簡(jiǎn)化電路，節(jié)省成本。