一种可语音交互的无线基桩检测装置及方法_2

文档序号:9412746阅读:来源:国知局
并粘接牢固,粘接传感器I所用的粘接材料应采用清洁的黄油。夏天可以在黄油中掺入2-5%的石蜡,加强黄油的粘接强度。
[0017]当检测长粧的粧端反射信息或深部缺陷时,传感器I应选择低频性能好的加速度传感器,如电荷式加速度传感器;当检测短粧或粧的浅部缺陷时,传感器I应选择宽频带的速度传感器,激振点选择在粧顶中心部位,宜用宽脉冲获取粧底或粧下部缺陷反射信号,宜用窄脉冲获取粧身上部缺陷反射信号。
[0018]本实施例中的可语音交互的无线低应变测粧仪在落锤之前先进行预采样,采集未触发时的加速度值,根据基粧低应变动力检测规程,低应变动态检测试验要求在手锤锤击待测粧顶的时刻,必须同时采集到触发之前的数据和触发之后的数据,因此在无线低应变测粧仪中包含触发电路13,确定记录时间点。进行低应变动态检测试验时,正常启动加速度传感器I和手持终端7后,须在手持终端7配置接通与无线采集模块6之间的链路,设置加速度传感器I的触发阈值、记录时间长度和记录采样点数。待手锤4锤击待测粧顶,加速度传感器I实时检测手锤4的锤击力度,在预设的锤击力度下产生触发,从触发的时刻开始记录粧定的加速度数据,一直到预设记录时间长度和记录采样点数结束。记录完成后,手持终端7发出获取数据指令,无线采集模块6收到指令后,通过无线将记录数据发送给手持终端7,手持终端7可对数据进行存储、分析并可将数据实时上传到云端服务器。本实施例中,所述手持终端7为平板电脑或手机,无线网络采用基于IEEE 802.1lac标准的WIFI技术,扩大信号覆盖范围的同时,更加增强了信号的稳定性。
[0019]如图3所示,本实施例的可语音交互的无线低应变测粧仪中的无线采集模块6包括电荷放大器电路9、程控放大器电路10、高通滤波电路11、低通滤波电路12、触发电路13、AD转换器14、射频收发电路15、Cortex M4单片机16、语音模块电路17、功放电路18、扬声器19、麦克风20。电荷式加速度敏感元件8与电荷放大器电路9相连,电荷放大器电路9的输出端与程控放大器电路10相连,程控放大器电路10的输出端与高通滤波电路11相连,高通滤波电路11的输出端与低通滤波电路12相连,低通滤波电路12的输出端与AD转换器14相连,AD转换器14与Cortex M4单片机16相连,语音模块电路17、射频收发电路15与Cortex M4单片机16相连,麦克风20、语音模块电路17、功放电路18依次相连,功放电路18的输出与扬声器19相连。其中,加速度数据采集电路21包括依次相连的电荷式加速度敏感元件8、电荷放大器电路9、程控放大器电路10、高通滤波电路11、低通滤波电路12、AD转换器14,触发电路13。
[0020]加速度数据采集电路中,电荷式加速度敏感元件8采用河北秦皇岛市恒科科技有限公司生产的HK9101-J型压电式加速度传感器,灵敏度~35pC/g,测量范围_100g~+100g,频率范围0.2~8000Hz,安装谐振频率28kHz (钢螺栓固定),最大横向灵敏度比〈5%。
[0021]请参阅图4,加速度数据采集电路中,电荷放大器电路9采用高输入阻抗、低噪声、低漂移宽带宽、轨对轨输出的精密运算放大器TLV2254,通过一个10pF的电容Cx组成积分运算电路,将电荷式加速度敏感元件8产生的电荷量转换成电压量。为了防止因电容Cx长时间充电导致运算放大器TLV2254饱和,因此,实际应用中需在电容Cx上并联一个100M的电阻Rx。
[0022]请参阅图5,加速度数据采集电路中,程控放大器电路10采用两个电压放大芯片AD825IARMZ与AD8253ARMZ,对微弱信号进行两级放大,并在级间采用交流电容耦合电路,以得到较好的放大效果。电压放大芯片AD8251ARMZ的4、5脚接Cortex M4单片机的通用1引脚,提供I倍,2倍,4倍,8倍的不同倍率的增益;AD8253ARMZ的4、5脚接Cortex M4单片机的通用1引脚,提供I倍,10倍,100倍,1000倍的不同倍率的增益;3、8脚提供正负相等的工作电压;10、1脚输入要放大的电压信号;7脚输出放大后的电压信号;9脚是参考基准,这里直接接地,因此7脚的输出电压即为与地之间的相对电压。
[0023]请参阅图6,为高通滤波电路11的电路原理图。加速度数据采集电路中,高通滤波电路11的作用是抑制直流分量和50HZ的交流干扰对AD转换器14输入前端的信号造成影响。本实施例中,高通滤波电路11设计为4阶巴特沃斯滤波器,滤波截止频率为80HZ,采用Sallen-Key滤波器结构,增益为ODB,通频带波纹系数为1DB。高通滤波电路11由美国德州仪器公司的精密运算放大器0PA2227构成,具有2级相同结构。第一级高通滤波,两个4.04nF的电容Cl、C2连接精密运算放大器0PA2227的同相输入端;精密运算放大器0PA2227的输出端与同相输入端之间跨接3.05 kQ的反馈电阻R2 ;精密运算放大器OPA2227的同相输入端对地接13.26k Ω的电阻Rl ;精密运算放大器OPA2227的输出端连接反相输入端构成负反馈保证电路工作稳定。第二级高通滤波,通过两个1.26nF的电容C3、C4连接精密运算放大器OPA2227的同相输入端;精密运算放大器OPA2227的输出端与同相输入端之间跨接9.71ΚΩ的反馈电阻R4 ;精密运算放大器OPA2227的同相输入端对地接13.26kΩ的电阻R3 ;精密运算放大器OPA2227的输出端连接反相输入端构成负反馈保证电路工作稳定。
[0024]请参阅图7,为低通滤波电路12的电路原理图。加速度数据采集电路中,低通滤波电路12的作用是抑制信号传导过程中耦合的高频干扰和消除加速度检测到的高频分量,进一步凸显需要采集的有效信号。本实施例中,低通滤波电路12设计为4阶巴特沃斯低通滤波器,滤波器截止频率为ΙΟΚΗζ,增益为Odb,通带内波纹系数为ldb。低通滤波电路12由美国德州仪器公司的精密运算放大器0PA2227构成。第一级低通滤波,两个14.7ΚΩ的电阻RU R2连接精密运算放大器0PA2227的同相输入端;精密运算放大器0PA2227的输出端与同相输入端之间跨接InF的电容C2 ;精密运算放大器0PA2227的同相输入端对地接InF的电容Cl。第二级低通滤波,通过两个6.09ΚΩ的电阻R3、R4连接精密运算放大器0PA2227的同相输入端;精密运算放大器0PA2227的输出端与同相输入端之间InF的电容C4 ;精密运算放大器0PA2227的同相输入端对地接InF的电容C3。
[0025]加速度数据采集电路中,AD转换器14采用美国德州仪器公司的16位同步采样芯片ADS8556实现。采样率设置为500kHz,经过高通滤波电路11和低通滤波电路12输出的信号连接同步采样芯片ADS8556的33,36,39脚,通过不同的3个通道同时采样。
[0026]触发电路13采用美国ALTERA公司的EPM1270 CPLD实现,通过总线与AD转换器14的数据线连接,同时通过总线与Cortex M4单片机16的总线连接。触发电路13负责本发明的加速度传感器开始启动采集时的触发时刻、触发地址的记录以及触发等级等功能的实现,满足各种复杂的应用场合。
[0027]Cortex M4单片机16是本发明的控制核心,采用意法半导体公司的STM32F407VGT6实现。STM32F407VGT6通过FSMC总线与触发电路13连接,读取触发电路13获得的AD转换器14输出的数据,并通过USART接口连接射频收发电路15获取手持终端7发送过来的设置参数及向手持终端7发送采集到的数据。Cortex M4单片机16根据触发电路13输出的触发等级判断触发时刻,将触发后一定数量的点保存在内部存储器中,并发送至手持终端7。
[0028]射频收发电路15采用海凌科电子新推出的低成本嵌入式UART-ETH-WIFI模块HLK-RM04,该模块内置TCP/IP协议栈,能够实现用户串口、以太网、WIFI三个接口之间的任意转换。另外,该模块开发应用简便,只需提供5V的单电源,连接Cortex M4单片机16的UART接口,然后通过内嵌的WEB服务器将该模块的功能配置为串口转WIFI AP模式就可以正常工作了。
[0029]语音模块电路17采用广州唯创电子有限公司推出的一款具有单片机内核、可重复擦除烧写的高性能语音模块WT588D,该模块配套的上位机软件WT588D VoiceChip操作方式简洁易懂,可根据不同的应用场合更换WT588D语音模块的任何一种控制模式,把信息下载到SP1-Flash上即可
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