幅不同导致过零检测电路回差不一致性，由过零检测电路将振弦式传感器谐振信号整形成方波，并提供比较回差防止阈值以下噪声影响过零检测电路正常输出，输出信号采用二极管嵌位方式将双极性方波转换成单极性方波，通过包络检波电路配合信号有效性处理电路检测所获取的振弦式传感器谐振信号的振幅判断振弦式传感器谐振信号稳定区间、信号质量劣化区间，评估信号质量，动态截取质量较好的中段部分信号测频，提升频率测量的准确度，避免了现有技术需要对现场不同的传感器个体设定专门的激励信号特性及拾振过程参数才能可靠地获得振弦式传感器参量且对使用者有较高的技术要求等问题，本发明降低了对使用者的技术要求，能够自适应的用于现场不同的振弦式传感器激振和拾振，实现等精度的振弦式传感器的频率的可靠测量。
[0022]本发明的振弦式传感器的频率测量装置优选可以在拾振装置中设置前置高通滤波电路和二阶带通滤波电路，仪表放大器通过前置高通滤波电路与开关电路相连，采用前置高通滤波电路能够有效降低现场工频干扰，提升测量信号的信噪比；仪表放大器通过二阶带通滤波电路与二次放大电路相连，采用二阶带通滤波电路，有效过滤振弦式传感器谐振信号带外的干扰信号，进一步提高测量信号的信噪比，进一步提升了频率测量的准确度。
[0023]本发明涉及的振弦式传感器的频率测量方法，在激振阶段设置振弦式传感器扫频激励信号基准，将扫频激励源发出的单极性差分扫频信号进行幅度调节后输出幅度调整后的单极性单端信号，再对单极性单端信号进行极性转换输出双极性差分扫频信号，然后通过桥式推挽功率放大电路将双极性差分扫频信号施加至振弦式传感器，引入适度正反馈提升扫频激励信号的输出阻抗，使激励信号振幅随振弦传感器信号传输电缆阻抗增加而增大，补偿传感器信号传输电缆带来的损耗，采用桥式推挽功率放大的方式能够根据振弦式传感器信号传输电缆长度不同自适应地调整激励信号振幅，实现激励信号的自适应调整，无需对不同的振弦式传感器专门定制，提高了测量效率。在拾振阶段对振弦式传感器输出的谐振信号通过仪表放大器进行差分放大和抑制共模干扰，并在二次放大后进行过零检测以及放大后的振弦式传感器谐振信号包络检波，在进行过零检测时包括采用二极管对放大后的振弦式传感器谐振信号进行嵌位，获取振弦式传感器谐振信号包络值随时间变化关系并进行信号有效性处理，根据包络检波所获取的振弦式传感器谐振信号的振幅判断振弦传感器谐振信号稳定区间、信号质量劣化区间，评估信号质量，动态截取中段信噪比较好的信号测量其频率，即根据过零检测的结果以及信号有效性处理的结果进行等精度测频进而得到振弦式传感器的谐振频率，该方法基于扫频激励方式激励振弦式传感器以及计数法等精度测量振弦式传感器谐振频率的原理，完全克服了现有技术的弊端，提升了频率测量的准确度。
【附图说明】
[0024]图1为本发明振弦式传感器的频率测量装置的结构框图。
[0025]图2为本发明振弦式传感器的频率测量装置的优选结构框图。
[0026]图3a为本发明的激励信号波形示意图，图3b为振弦式传感器的谐振信号波形示意图。
[0027]图4为本发明振弦式传感器的频率测量装置中的激振装置的电路图。
[0028]图5为本发明振弦式传感器的频率测量装置的开关电路和前置高通滤波电路的示意图。
[0029]图6为本发明振弦式传感器的频率测量装置的拾振装置中的仪表放大器的电路示意图。
[0030]图7为本发明振弦式传感器的频率测量装置的拾振装置中的二阶带通滤波电路示意图。
[0031]图8为本发明振弦式传感器的频率测量装置的拾振装置中的二次放大电路、包络检波电路以及具有二极管嵌位的过零检测电路的示意图。
[0032]图9为本发明振弦式传感器的频率测量方法的优选流程图。
[0033]图中各标号列示如下:
[0034]I 一包络检波输出线；2 —信号稳定临界点；3 —信号劣化临界点；4 一有效信号段；5 —叠加干扰信号；6 —扫频激励源；7 —数字电位器；8 —反相放大器；9 一差分放大器；10 —桥式推挽功率放大电路；11 一等值电阻分压电路；12 —开关电路；13 —前置尚通滤波电路；14 一二次放大电路；15 —过零检测电路；151 —第一组二极管嵌位电路；152 —第二组二极管嵌位电路；153 —隔直电容；154 —比较器；16 —包络检波电路。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图对本发明进行说明。
[0036]本发明公开了一种振弦式传感器的频率测量装置，其结构如图1所示，包括激振装置、开关电路和拾振装置，开关电路切换激振装置和拾振装置分别与振弦式传感器的连接，在激振阶段开关电路接通激振装置与振弦式传感器的连接，在拾振阶段开关电路接通拾振装置振弦式传感器的连接。其中，激振装置按照信号的流向包括依次连接的扫频激励源、幅度调节电路、极性转换电路和桥式推挽功率放大电路，桥式推挽功率放大电路与开关电路相连；拾振装置包括仪表放大器、二次放大电路、包络检波电路、具有二极管嵌位的过零检测电路、信号有效性处理电路和等精度测频电路，仪表放大器分别与开关电路和二次放大电路相连，二次放大电路分别连接过零检测电路和包络检波电路，过零检测电路连接等精度测频电路，包络检波电路连接信号有效性处理电路，信号有效性处理电路与等精度测频电路相连。
[0037]本发明的开关电路可采用电子开关接通或关断激振装置、拾振装置。开始测量时，先关闭拾振装置，开通激振装置，将激振装置产生的激励信号馈入振弦式传感器，使振弦式传感器的钢弦谐振；然后关闭激振装置，开通拾振装置，由拾振装置对振弦式传感器输出的谐振信号进行处理，基于频率计数法通过等精度测量方式测得振弦式传感器输出信号的频率。在激振装置中，扫频激励源发出单极性差分扫频信号，由幅度调节电路进行幅度调节后输出幅度调整后的单极性单端信号，再经过极性转换电路对单极性单端信号进行极性转换输出双极性差分扫频信号，然后通过桥式推挽功率放大电路将双极性差分扫频信号施加至振弦式传感器并根据振弦式传感器信号传输电缆长度不同自适应地调整激励信号振幅，实现激励信号的自适应调整。在拾振装置中，仪表放大器对振弦式传感器输出的谐振信号进行差分放大和抑制共模干扰，并通过二次放大电路进行二次线性放大，提升信号过零斜率，经过二次线性放大后的信号同时输入至包络检波电路和具有二极管嵌位的过零检测电路，经过二次放大后的信号进入具有二极管嵌位的过零检测电路先由二极管嵌位的方式对信号限幅再进行带回差的过零检测，将信号转换为便于等精度测量的数字方波信号；经过二次线性放大后的信号还进入包络检波电路检测信号的幅值再由信号有效性处理电路进行信号有效性处理，评估信号质量，根据信号幅值大小变化，丢弃前期未稳定的信号部分以及后期过度衰减的信号部分，动态截取质量较好的中段部分信号输入等精度测频电路，等精度测频电路同时根据过零检测的结果以及信号有效性处理的结果基于频率计数法进行等精度测频从而得到振弦式传感器的谐振频率。
[0038]图2为本发明振弦式传感器的频率测量装置的优选结构框图。在优选的频率测量装置中，激振装置中的扫频激励源可设置在微控制器MCU中，拾振装置中的信号有效性处理电路和等精度测频电路也可以设置在微控制器MCU中。具体地，可以由采集终端内MCU的两路P1(并行输入输出接口)接口输出单极性差分扫频逻辑信号(3.3VCM0S逻辑电平信号)，激励信号波形如图3a所示。激振装置的电路图如图4所示，MCU+SWP以及MCU-SWP即为扫频激励源6的单极性差分扫频逻辑信号输出，幅度调节电路可采用图4中的标号RW所示的数字电位器7，扫频激励源6输出单极性差分扫频激励信号分别连接至数字电位器7的两个固定端，由数字电位器7的调整端输出幅度调节