一种检测力平衡加速度传感器极性的方法及装置与流程

本发明涉及仪器检测领域，尤其涉及一种检测力平衡加速度传感器极性的方法及装置。

背景技术：

加速度传感器是用来将加速度这一物理信号转变成便于测量的电信号的测试仪器，其应用广泛，它是工业、国防、防震减灾等许多领域中进行冲击、振动测量常用的测试仪器。

但是在以往的台网建设中没有对力平衡式加速度传感器与强震动记录器连接的方向和极性进行统一规定，加速度传感器和记录器分别来自不同的生产厂家，加速度传感器输出信号线序由各厂家自己定义，现场人员安装加速度传感器方向不统一，即便统一现场安装方向，也存在加速度传感器连接电缆信号线序有接错的情况。所以目前我国强震动台站记录系统的方向和极性较为混乱，尤其是不同型号仪器组合的差别较大，对获取强震动记录的数据处理和应用产生不利影响，为力平衡加速度传感器的实际使用带来了不便。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种检测力平衡加速度传感器极性的方法及装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种检测力平衡加速度传感器极性的方法，包括以下步骤：

步骤1，以力平衡加速度传感器为中心建立空间直角坐标系，所述空间直角坐标系X轴正方向为第一方向，Y轴正方向为第二方向，Z轴正方向为第三方向，所述第一方向指向东，所述第二方向指向北，所述第三方向指向上；

步骤2，控制所述力平衡加速度传感器进行翻转，并产生输出信号，并且当所述力平衡加速度传感器分别向所述第一方向、所述第二方向或所述第三方向运动时，如果所述输出信号为正，则所述输出信号的极性为正，如果所述输出信号为负，则所述输出信号的极性为负；

步骤3，记录器通过三个通道获取所述力平衡加速度传感器产生的所述输出信号；

步骤4，记录器记录所述输出信号，并将所述输出信号发送给处理器，所述处理器对所述输出信号进行计算和分析，确定所述力平衡加速度传感器的方向和极性。

本发明的有益效果是：通过控制力平衡加速度传感器进行翻转，使传感器某分量受到重力加速度作用，进而产生输出信号，并依据记录器记录到的时程曲线，就可以判断出力平衡加速度传感器的方向和极性，实现了对力平衡加速度传感器方向和极性的快速测量，使力平衡加速度传感器的使用更方便快捷。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，步骤2包括：

步骤2.1将所述力平衡加速度传感器沿所述X轴正方向旋转90度，使X轴正方向指向下，停留预设时间后恢复原位，并产生第一输出信号，其中，所述预设时间为根据经验确定的时间值，只要停留时间能使时程曲线出现可清晰辨认的方波即可，通常为数秒至数十秒；

步骤2.2将所述力平衡加速度传感器沿所述X轴负方向旋转90度，使X轴正方向指向上，停留预设时间后恢复原位，并产生第二输出信号；

步骤2.3将所述力平衡加速度传感器沿所述Y轴正方向旋转90度，使Y轴正方向指向下，停留预设时间后恢复原位，并产生第三输出信号；

步骤2.4将所述力平衡加速度传感器沿所述Y轴负方向旋转90度，使Y轴正方向指向上，停留预设时间后恢复原位，并产生第四输出信号。

进一步地，步骤4包括：

步骤4.1，根据所述第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号与第四输出信号分别得到所述三个通道的时程曲线；

步骤4.2，分别对所述三个通道的时程曲线是否出现方波的情况进行判断，得到每个通道的极性和方向；

步骤4.3，根据所述三个通道的极性和方向确定所述力平衡加速度传感器的极性与方向。

进一步地，分别对所述三个通道的时程曲线是否出现方波的情况进行判断，得到每个通道的极性和方向的具体方式为：

如果获得所述第一输出信号后，所述时程曲线出现向下的方波，获得所述第二输出信号后，所述时程曲线出现向上的方波，获得所述第三输出信号和所述第四输出信号后，所述时程曲线不出现方波，则确定该通道的极性为正，方向为X轴正方向；

如果获得所述第一输出信号后，所述时程曲线出现向上的方波，获得所述第二输出信号后，所述时程曲线出现向下的方波，获得所述第三输出信号和所述第四输出信号后，所述时程曲线不出现方波，则确定该通道的极性为负，方向为X轴负方向；

如果获得所述第一输出信号和所述第二输出信号后，所述时程曲线不出现方波，获得所述第三输出信号后，所述时程曲线出现向下的方波，获得所述第四输出信号后，所述时程曲线出现向上的方波，则确定该通道的极性为正，方向为Y轴正向；

如果获得所述第一输出信号和所述第二输出信号后，所述时程曲线不出现方波，获得所述第三输出信号后，所述时程曲线出现向上的方波，获得所述第四输出信号后，所述时程曲线出现向下的方波，则确定该通道的极性为负，方向为Y轴负向；

如果获得所述第一输出信号、所述第二输出信号、所述第三输出信号和所述第四输出信号后，所述时程曲线均出现向下的方波，则确定该通道的极性为正，方向为Z轴正向；

如果获得所述第一输出信号、所述第二输出信号、所述第三输出信号和所述第四输出信号后，所述时程曲线均出现向上的方波，则确定该通道的极性为负，方向为Z轴负向。

一种检测力平衡加速度传感器极性的装置，包括处理器、控制器、力平衡加速度传感器和记录器，其中，

所述处理器用于以力平衡加速度传感器为中心建立空间直角坐标系，所述空间直角坐标系X轴正方向为第一方向，Y轴正方向为第二方向，Z轴正方向为第三方向，所述第一方向指向东，所述第二方向指向北，所述第三方向指向上，且当所述力平衡加速度传感器分别向所述第一方向、所述第二方向或所述第三方向运动时，如果所述输出信号为正，则所述输出信号的极性为正，如果所述输出信号为负，则所述输出信号的极性为负；

所述控制器用于控制所述力平衡加速度传感器进行翻转，还可以对所述力平衡加速度传感器进行人工翻转；

所述力平衡加速度传感器用于在所述控制器控制其翻转后产生所述输出信号；

所述记录器用于获取并记录所述输出信号，并将所述输出信号发送给所述处理器；

所述处理器还用于对所述输出信号进行计算和分析，并确定所述力平衡加速度传感器的方向和极性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，所述控制器具体用于:

将所述力平衡加速度传感器沿所述X轴正方向旋转90度，使X轴正方向指向下，停留预设时间后恢复原位；

将所述力平衡加速度传感器沿所述X轴负方向旋转90度，使X轴正方向指向上，停留预设时间后恢复原位；

将所述力平衡加速度传感器沿所述Y轴正方向旋转90度，使Y轴正方向指向下，停留预设时间后恢复原位；

将所述力平衡加速度传感器沿所述Y轴负方向旋转90度，使Y轴正方向指向上，停留预设时间后恢复原位。

进一步地，所述力平衡加速度传感器具体用于根据所述控制器进行的四次翻转分别产生第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号和第四输出信号。

进一步地，所述处理器具体用于：

根据所述第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号与第四输出信号分别得到所述三个通道的时程曲线；

分别对所述三个通道的时程曲线是否出现方波的情况进行判断，得到每个通道的极性和方向，具体为：

如果获得所述第一输出信号后，所述时程曲线出现向下的方波，获得所述第二输出信号后，所述时程曲线出现向上的方波，获得所述第三输出信号和所述第四输出信号后，所述时程曲线不出现方波，则确定该通道的极性为正，方向为X轴正方向；

如果获得所述第一输出信号后，所述时程曲线出现向上的方波，获得所述第二输出信号后，所述时程曲线出现向下的方波，获得所述第三输出信号和所述第四输出信号后，所述时程曲线不出现方波，则确定该通道的极性为负，方向为X轴负方向；

如果获得所述第一输出信号和所述第二输出信号后，所述时程曲线不出现方波，获得所述第三输出信号后，所述时程曲线出现向下的方波，获得所述第四输出信号后，所述时程曲线出现向上的方波，则确定该通道的极性为正，方向为Y轴正向；

如果获得所述第一输出信号和所述第二输出信号后，所述时程曲线不出现方波，获得所述第三输出信号后，所述时程曲线出现向上的方波，获得所述第四输出信号后，所述时程曲线出现向下的方波，则确定该通道的极性为负，方向为Y轴负向；

如果获得所述第一输出信号、所述第二输出信号、所述第三输出信号和所述第四输出信号后，所述时程曲线均出现向下的方波，则确定该通道的极性为正，方向为Z轴正向；

如果获得所述第一输出信号、所述第二输出信号、所述第三输出信号和所述第四输出信号后，所述时程曲线均出现向上的方波，则确定该通道的极性为负，方向为Z轴负向；

根据所述三个通道的极性和方向确定所述力平衡加速度传感器的极性与方向。

进一步地，凡是应用力平衡原理的加速度传感器，均适用于本发明所提供的极性检测方法，包括力平衡加速度传感器外置于强震动记录器上的情况，以及力平衡加速度传感器内置于强震动记录器中的情况。

进一步地，所述记录器包括：强震仪厂家的专用记录仪、示波器、智能化万用表等通用设备。

进一步地，所述处理器是安装在计算机里软件或固化在处理器内的软件。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种检测力平衡加速度传感器极性的方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的一种检测力平衡加速度传感器极性的装置的结构框架图；

图3为本发明另一实施例提供的一种检测力平衡加速度传感器极性的方法具体实施方式的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种检测力平衡加速度传感器极性的方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：

S101，以力平衡加速度传感器为中心建立空间直角坐标系，空间直角坐标系X轴正方向为第一方向，Y轴正方向为第二方向，Z轴正方向为第三方向，第一方向指向东，第二方向指向北，第三方向指向上。

S102，控制力平衡加速度传感器进行翻转，并产生输出信号，并且当力平衡加速度传感器分别向第一方向、第二方向或第三方向运动时，如果输出信号为正，则输出信号的极性为正，如果输出信号为负，则输出信号的极性为负。

S103，记录器通过三个通道获取力平衡加速度传感器产生的输出信号。

S104，记录器记录输出信号，并将输出信号发送给处理器，处理器对输出信号进行计算和分析，确定力平衡加速度传感器的方向和极性。

上述实施例通过控制力平衡加速度传感器进行翻转，使传感器某分量受到重力加速度作用，进而产生输出信号，并依据记录器记录到的时程曲线，就可以判断出力平衡加速度传感器的方向和极性，实现了对力平衡加速度传感器方向和极性的快速测量，使力平衡加速度传感器的使用更方便快捷。

在另一实施例中，如图2所示，为本发明另一实施例提供的一种检测力平衡加速度传感器203极性的装置的结构框架图，该装置包括处理器201、控制转台202、力平衡加速度传感器203和记录器204，其中，

处理器201用于以力平衡加速度传感器203为中心建立空间直角坐标系，空间直角坐标系X轴正方向为第一方向，Y轴正方向为第二方向，Z轴正方向为第三方向，第一方向指向东，第二方向指向北，第三方向指向上，且当力平衡加速度传感器203分别向第一方向、第二方向或第三方向运动时，如果输出信号为正，则输出信号的极性为正，如果输出信号为负，则输出信号的极性为负；

控制转台202用于控制力平衡加速度传感器进行翻转；

力平衡加速度传感器203用于在控制转台202控制其翻转后产生输出信号；

记录器204用于获取并记录输出信号，并将输出信号发送给处理器201；

处理器201还用于对输出信号进行计算和分析，并确定力平衡加速度传感器203的方向和极性。

进一步，控制转台202具体用于:

将力平衡加速度传感器203沿X轴正方向旋转90度，使X轴正方向指向下，停留预设时间后恢复原位；

将力平衡加速度传感器203沿X轴负方向旋转90度，使X轴正方向指向上，停留预设时间后恢复原位；

将力平衡加速度传感器203沿Y轴正方向旋转90度，使Y轴正方向指向下，停留预设时间后恢复原位；

将力平衡加速度传感器203沿Y轴负方向旋转90度，使Y轴正方向指向上，停留预设时间后恢复原位。

进一步，力平衡加速度传感器203具体用于根据控制转台202进行的四次翻转分别产生第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号和第四输出信号。

进一步，处理器201具体用于：

根据第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号与第四输出信号分别得到三个通道的时程曲线；

分别对三个通道的时程曲线是否出现方波的情况进行判断，得到每个通道的极性和方向，具体为：

如果获得第一输出信号后，时程曲线出现向下的方波，获得第二输出信号后，时程曲线出现向上的方波，获得第三输出信号和第四输出信号后，时程曲线不出现方波，则确定该通道的极性为正，方向为X轴正方向；

如果获得第一输出信号后，时程曲线出现向上的方波，获得第二输出信号后，时程曲线出现向下的方波，获得第三输出信号和第四输出信号后，时程曲线不出现方波，则确定该通道的极性为负，方向为X轴负方向；

如果获得第一输出信号和第二输出信号后，时程曲线不出现方波，获得第三输出信号后，时程曲线出现向下的方波，获得第四输出信号后，时程曲线出现向上的方波，则确定该通道的极性为正，方向为Y轴正向；

如果获得第一输出信号和第二输出信号后，时程曲线不出现方波，获得第三输出信号后，时程曲线出现向上的方波，获得第四输出信号后，时程曲线出现向下的方波，则确定该通道的极性为负，方向为Y轴负向；

如果获得第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号和第四输出信号后，时程曲线均出现向下的方波，则确定该通道的极性为正，方向为Z轴正向；

如果获得第一输出信号、第二输出信号、第三输出信号和第四输出信号后，时程曲线均出现向上的方波，则确定该通道的极性为负，方向为Z轴负向；

根据三个通道的极性和方向确定力平衡加速度传感器203的极性与方向。

如图3所示，为本发明另一实施例提供的一种检测力平衡加速度传感器极性的方法具体实施方式的示意图，以ETNA型记录器和外置的SLJ-100型传感器为例(以下简称记录器和传感器)，对测试方法进行说明，当记录器和外置型传感器连接后，两者之间的三个通道即对应传感器三个轴向(X轴、Y轴、Z轴)，但并非第一通道对应X轴、第二通道对应Y轴、第三通道对应Z轴，而且不同记录器与传感器组合的对应关系可能不同，所以对传感器的三个轴向的测量包括以下步骤：

S301，以传感器为坐标原点建立空间直角坐标，1表示X轴(即东西方向)、2表示Y轴(即南北方向)、3表示Z轴(即竖向上下)，正负号表示极性(即东、北、上为正，西、南、下为负)。

S302，将传感器沿X轴正方向旋转90度，使X轴正方向指向下，停留5秒后恢复原位。

S303，传感器经过翻转后产生输出信号。

S304，记录器通过获取并记录输出信号，发现第一通道对应的时程曲线没有出现方波，因此第一通道的方向与极性不确定，第二通道有方波出现且方向向上，因此第二通道的方向与极性是-3，第三通道有方波出现且方向向下，因此第三通道的方向与极性是-1，即三轴向的方向与极性为(不确定，-3，-1)。

S305，将传感器沿X轴负方向旋转90度，使X轴正方向指向上，停留5秒后恢复原位。

S306，传感器经过翻转后产生输出信号。

S307，记录器通过获取并记录输出信号，发现第一通道对应的时程曲线没有出现方波，因此第一通道的方向与极性不确定，第二通道有方波出现且方向向上，因此第二通道的方向与极性是-3，第三通道有方波出现且方向向下，因此第三通道的方向与极性是-1，即三轴向的方向与极性为(不确定，-3，-1)。

S308，将传感器沿Y轴正方向旋转90度，使Y轴正方向指向下，停留5秒后恢复原位。

S309，传感器经过翻转后产生输出信号。

S310，记录器通过获取并记录输出信号，发现第一通道有方波出现且方向向上，因此第一通道的方向与极性是-2，第二通道有方波出现且方向向上，因此第二通道的方向与极性是-3，第三通道对应的时程曲线没有方波出现，因此第三通道的方向与极性不确定，即三轴向的方向与极性为(-2，-3，不确定)。

S311，将传感器沿Y轴负方向旋转90度，使Y轴正方向指向上，停留5秒后恢复原位。

S312，传感器经过翻转后产生输出信号。

S313，记录器通过获取并记录输出信号，发现第一通道有方波出现且方向向下，因此第一通道的方向与极性是-2，第二通道有方波出现且方向向上，因此第二通道的方向与极性是-3，第三通道对应的时程曲线没有方波出现，因此第三通道的方向与极性不确定，即三轴向的方向与极性为(-2，-3，不确定)。

S314，根据以上判断得出结论：ETNA型记录器外置SLJ-100型传感器的三轴向方向与极性为(-2，-3，-1)。

应理解，上述实施例所提供的仪器仅作说明用，并不对本发明构成任何限定，凡是应用力平衡原理的加速度传感器，均适用于本发明所提供的极性检测方法，包括力平衡加速度传感器外置于强震动记录器上的情况，例如，SLJ-100型传感器外置于ETNA、GSR-18、REFTEK-130/REN、GDQJ2、MR2002、GSMA-2400IP、EDAS-2400GN/BBAS等记录器上，还包括力平衡加速度传感器内置于强震动记录器中的情况，例如，ETNA/ES-T型传感器记录器一体机。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。