專利名稱：鋼弦式傳感器高精度測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量裝置，特別是一種與鋼弦式傳感器配套的測(cè)量裝置。
目前，鋼弦式傳感器的信號(hào)測(cè)量通常用頻率計(jì)來完成，由于鋼弦式傳感器有單線圈和雙線圈之分，因而測(cè)量時(shí)需采用不同的頻率計(jì)來完成，通用性差，不能兼容，且它們的測(cè)量方式也不一樣，前者需要高達(dá)160V的高壓激振，后者則需對(duì)儀器先有一小的激振，然后對(duì)振蕩信號(hào)進(jìn)行采樣、放大，再對(duì)傳感器進(jìn)行連續(xù)激振，最后將微弱的振蕩輸出信號(hào)進(jìn)行放大測(cè)頻，不僅操作麻煩，而且測(cè)量精度只能達(dá)到±1HZ左右，而人們所需要的是頻率平方值，故測(cè)量誤差是以平方倍數(shù)增大，很難滿足鋼弦式傳感器發(fā)展的需要。
本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種通用性好、測(cè)量誤差小的鋼弦式傳感器高精度測(cè)量裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案一種鋼弦式傳感器高精度測(cè)量裝置，它包括有激振電路(1)、濾波放大電路(2)、測(cè)量電路(3)、微處理CPU、鍵盤顯示器(4)和打印機(jī)(5)，鋼弦式傳感器VW的輸出通過轉(zhuǎn)換開關(guān)K與激振電路(1)和濾波放大電路(2)連接，濾波放大電路(2)的輸出通過帶有時(shí)基電路和鎖相環(huán)的測(cè)量電路(3)接微處理器CPU，其特征在于所述的激振電路(1)由開關(guān)電路和激振信號(hào)發(fā)生器組成，開關(guān)電路的輸出作為轉(zhuǎn)換開關(guān)K分別與激振信號(hào)發(fā)生器的輸出和濾波放大電路(2)的輸入連接，激振信號(hào)發(fā)生器的輸入控制端接微處理器CPU的輸入輸出端。
本實(shí)用新型采用了傳感器鋼弦固有頻率自動(dòng)尋找和測(cè)周期的方法，使測(cè)量精度達(dá)0.05HZ，實(shí)現(xiàn)了弦式傳感器的高精度測(cè)量。本實(shí)用新型的激振電壓為低壓5V，解決了現(xiàn)有測(cè)量?jī)x表中需要高壓激振的問題，提高了弦式儀器的使用壽命。本實(shí)用新型線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作使用方便，通用性好，不論是單線圈鋼弦式傳感器還是雙線圈鋼弦式傳感器均能適用，可廣泛用于水利水電、鐵道、交通、礦山、石油等土工建筑物及地基的測(cè)量，效果十分理想。


圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；圖2是本實(shí)用新型的激振電路電源理圖；圖3是本實(shí)用新型的測(cè)量電路電原理圖。
如圖1-3，本實(shí)用新型的激振電路(1)中的開關(guān)電路可采用繼電器及其控制電路構(gòu)成，也可采用模擬開關(guān)及其控制電路構(gòu)成。所述的開關(guān)電路可采用繼電器RL及晶體管陣列集成塊U4組成，其U4的輸入端接微處理器CPU的對(duì)應(yīng)輸入輸出口，U4的對(duì)應(yīng)輸出端接繼電器RL的線圈，RL的輸出從其常開觸點(diǎn)b、d和常閉觸點(diǎn)a、c引出，它們就作為轉(zhuǎn)換開關(guān)K，其中a、c觸點(diǎn)接濾波放大電路(2)的輸入，b、d觸點(diǎn)接激振信號(hào)發(fā)生器的輸出。激振電路(1)中的激振信號(hào)發(fā)生器可采用光耦組成，也可采用晶體管組成，若采用光耦G，其輸入端一端接電源，另一輸入控制端接微處理器CPU的輸入輸出端PA7，光耦G的一輸出端接繼電器RL的常開觸點(diǎn)b，另一輸出端接地，RL的常開觸點(diǎn)d接正電源。激振電路(1)可與一路鋼弦式傳感器VW連接，也可與多路傳感器VW1、VW2、VW3……VWi連接，若與多路鋼弦式傳感器VW1、VW2、VW3……VWi連接時(shí)，各傳感器VW1、VW2、VW3……VWi的輸出端均通過各自的繼電器RL1、RL2、RL3……RLi的輸出觸點(diǎn)與轉(zhuǎn)換開關(guān)K的輸入相連，各傳感器VW1、W2、VW3……VWi對(duì)應(yīng)的繼電器RL1、RL2、RL3……RLi的線圈均與晶體管陣列集成塊U4的對(duì)應(yīng)輸出端連接。本實(shí)用新型的測(cè)量電路(3)由可編程計(jì)時(shí)器U1，鎖相環(huán)U3A、U3B，時(shí)基電路組成，其中U3A、U3B為雙D觸發(fā)器，時(shí)基電路由反相器U2B、U2C、晶振X1、電容C1、C2和電阻R1組成，濾波放大電路(2)的輸出接鎖相環(huán)的輸入即U3B的時(shí)鐘端CLK，鎖相環(huán)的輸出從U3B的Q端引出接可編程計(jì)時(shí)器U1的第一定時(shí)時(shí)鐘端CLKO，鎖相環(huán)的另一輸出端從U3A的輸出端Q引出接多路定時(shí)器U1中第二定時(shí)、第三定時(shí)的門控制端GATE1、GATE2，鎖相環(huán)U3A、U3B的控制端CD接微處理器CPU的對(duì)應(yīng)輸入輸出端PCO，時(shí)基電路的輸出從U2C的輸出端引出接可編程計(jì)時(shí)器U1的第二定時(shí)時(shí)鐘端CLK1，U1的第二定時(shí)輸出端OUT1與其第三定時(shí)時(shí)鐘端CLK2之間接有反相器U2A，U1的數(shù)據(jù)地址端、片選端、讀寫端和控制端均與CPU的對(duì)應(yīng)端相連。
本實(shí)用新型的工作過程如下，當(dāng)多個(gè)鋼弦式傳感器VW1、VW2、VW3……VWi布置好后，先對(duì)它們分別進(jìn)行激振，激振過程是由晶體管陣列集成塊U4(型號(hào)可為MC1413)在微處理器CPU(型號(hào)可為8031)控制下依次接通繼電器RL1、RL2、RL3……RLi來實(shí)現(xiàn)的，每次只能有一個(gè)鋼弦式傳感器處于接通工作狀態(tài)。以傳感器VW1為例，當(dāng)其接通工作時(shí)，先在U4控制下與激振電路(1)相連，此時(shí)CPU向激振信號(hào)發(fā)生器的輸入端送出一個(gè)控制信號(hào)，則從激振信號(hào)發(fā)生器輸出端得到一個(gè)激振信號(hào)送至傳感器VW1，使VW1按其固有頻率振蕩，然后轉(zhuǎn)換開關(guān)K在CPU控制下通過U4的15腳輸出進(jìn)行切換，使VW1的輸出與濾波放大電路(2)相連，該放大電路(2)對(duì)VW1輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行濾波放大后送入測(cè)量電路(3)，由于測(cè)量電路(3)中采用了高精度的時(shí)基電路和鎖相環(huán)，其時(shí)基為0.01％精度的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，由計(jì)時(shí)器U1記錄512個(gè)傳感器VW1輸出波形所需的時(shí)間，最后得出VW1的頻率，這樣通過采用測(cè)量周期的方法測(cè)得VW1的固有頻率，其測(cè)量精度大大提高，測(cè)量電路(3)測(cè)出的所要結(jié)果貯存在可編程計(jì)時(shí)器U1(型號(hào)可為8253)中，供CPU讀取，最后從顯示器(4)或打印機(jī)(5)顯示或打出。依此類推，各鋼弦式傳感器均按上述過程依次工作，就完成了整個(gè)測(cè)量工作。
本實(shí)用新型不僅可作為單獨(dú)的測(cè)量?jī)x表使用，也可安裝在通用型測(cè)控裝置中，作為用于鋼弦式傳感器的測(cè)量。
權(quán)利要求1.一種鋼弦式傳感器高精度測(cè)量裝置，它包括有激振電路(1)、濾波放大電路(2)、測(cè)量電路(3)、微處理CPU、鍵盤顯示器(4)和打印機(jī)(5)，鋼弦式傳感器VW的輸出通過轉(zhuǎn)換開關(guān)K與激振電路(1)和濾波放大電路(2)連接，濾波放大電路(2)的輸出通過帶有時(shí)基電路和鎖相環(huán)的測(cè)量電路(3)接微處理器CPU，其特征在于所述的激振電路(1)由開關(guān)電路和激振信號(hào)發(fā)生器組成，開關(guān)電路的輸出作為轉(zhuǎn)換開關(guān)K分別與激振信號(hào)發(fā)生器的輸出和濾波放大電路(2)的輸入連接，激振信號(hào)發(fā)生器的輸入控制端接微處理器CPU的輸入輸出端。
2.按權(quán)利要求1所述的鋼弦式傳感器高精度測(cè)量裝置，其特征在于激振電路(1)中的開關(guān)電路可采用繼電器及其控制電路構(gòu)成，也可采用模擬開關(guān)及其控制電路構(gòu)成。
3.按權(quán)利要求2所述的鋼弦式傳感器高精度測(cè)量裝置，其特征在于所述的開關(guān)電路可采用繼電器RL及晶體管陣列集成塊U4組成，其U4的輸入端接微處理器CPU的對(duì)應(yīng)輸入輸出口，U4的對(duì)應(yīng)輸出端接繼電器RL的線圈，RL的輸出從其常開觸點(diǎn)b、d和常閉觸點(diǎn)a、c引出，它們就作為轉(zhuǎn)換開關(guān)K，其中a、c觸點(diǎn)接濾波放大電路(2)的輸入，b、d觸點(diǎn)接激振信號(hào)發(fā)生器的輸出。
4.按權(quán)利要求1所述的鋼弦式傳感器高精度測(cè)量裝置，其特征在于激振電路(1)中的激振信號(hào)發(fā)生器可采用光耦組成，也可采用晶體管組成，若采用光耦G，其輸入端一端接電源，另一輸入控制端接微處理器CPU的輸入輸出端PA7，光耦G的一輸出端接繼電器RL的常開觸點(diǎn)b，另一輸出端接地，RL的常開觸點(diǎn)d接正電源。
5.按權(quán)利要求1所述的鋼弦式傳感器高精度測(cè)量裝置，其特征在于激振電路(1)可與一路鋼弦式傳感器VW連接，也可與多路傳感器VW1、VW2、VW3……VWi連接，若與多路鋼弦式傳感器VW1、VW2、VW3……VWi連接時(shí)，各傳感器VW1、VW2、VW3……VWi的輸出端均通過各自的繼電器RL1、RL2、RL3……RLi的輸出觸點(diǎn)與轉(zhuǎn)換開關(guān)K的輸入相連，各傳感器VW1、VW2、VW3……VWi對(duì)應(yīng)的繼電器RL1、RL2、RL3……RLi的線圈均與晶體管陣列集成塊U4的對(duì)應(yīng)輸出端連接。
6.按權(quán)利要求1所述的鋼弦式傳感器高精度測(cè)量裝置，其特征在于測(cè)量電路(3)由可編程計(jì)時(shí)器U1，鎖相環(huán)U3A、U3B和時(shí)基電路組成，其中U3A、U3B為雙D觸發(fā)器，時(shí)基電路由反相器U2B、U2C、晶振X1、電容C1、C2和電阻R1組成，濾波放大電路(2)的輸出接鎖相環(huán)的輸入即U3B的時(shí)鐘端CLK，鎖相環(huán)的輸出從U3B的Q端引出接可編程計(jì)時(shí)器U1的第一定時(shí)時(shí)鐘端CLKO，鎖相環(huán)的另一輸出端從U3A的輸出端Q引出接可編程計(jì)時(shí)器U1中第二定時(shí)、第三定時(shí)的門控制端GATE1、GATE2，鎖相環(huán)U3A、U3B的控制端CD接微處理器CPU的對(duì)應(yīng)輸入輸出端PCO，時(shí)基電路的輸出從U2C的輸出端引出接可編程計(jì)時(shí)器U1的第二定時(shí)時(shí)鐘端CLK1，U1的第二定時(shí)輸出端OUT1與其第三定時(shí)時(shí)鐘端CLK2之間接有反相器U2A，U1的數(shù)據(jù)地址端、片選端、讀寫端和控制端均與CPU的對(duì)應(yīng)端相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種與鋼弦式傳感器配套的測(cè)量裝置，它包括有激振電路、濾波放大電路、測(cè)量電路、微處理、鍵盤顯示器和打印機(jī)，其特點(diǎn)在于激振電路由開關(guān)電路和激振信號(hào)發(fā)生器組成，開關(guān)電路的輸出作為轉(zhuǎn)換開關(guān)分別與激振信號(hào)發(fā)生器的輸出和濾波放大電路的輸入連接，激振信號(hào)發(fā)生器的輸入控制端接微處理器的輸入輸出端。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性好，測(cè)量精度高。
文檔編號(hào)G01L1/10GK2260323SQ9623194
公開日1997年8月20日 申請(qǐng)日期1996年5月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月28日
發(fā)明者徐國(guó)龍, 經(jīng)常友, 李旦江 申請(qǐng)人:南京達(dá)捷大壩安全技術(shù)發(fā)展公司