多功能振弦式传感器全自动采集仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种传感器采集装置，尤其涉及一种多功能振弦式传感器全自动采集仪。
【背景技术】
[0002]随着建筑、道路、桥梁、水利等各建筑工程领域的不断发展，工程安全成了未来发展的重点关注和重视的领域。而安全检测及监测以及由此提供的预警信息无疑是未来发展的重中之重。
[0003]传统的振弦式数据采集装置主要采用高压拨弦激励以及全频段低压扫频激励两种方式，但这两种传统的激励方式都有其局限性，无法用一种仪器装置适用所有振弦式传感器。
[0004]高压拨弦激励方式的缺点有:振动持续时间短，信号不易采集，测量精度低，易使传感器钢弦老化而使传感器失效，并且高压会产生使用过程中的危险。
[0005]全频段低压扫频激励方式虽然保护了钢弦，但其一般都是由频率下限扫到频率上限的连续脉冲去激励，因而激振周期和测试周期都比较长，而且对于低频传感器无法解决三次谐波问题。
[0006]对于不同传感器适用不同电压激励的问题，上述两种方法也都无法解决。
[0007]现有的两种采集装置都必须依赖上位机软件才能实现连续采集，工作效率较低。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的:提供一种多功能振弦式传感器全自动采集仪，是一种采用可调激励电压的、可调扫频范围的、不依赖上位机可独立实现自动检索传感器接入通道的、适用于几乎所有振弦式传感器的自动化采集仪器。
[0009]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是:
[0010]一种多功能振弦式传感器全自动采集仪，包括振弦式传感器、电阻式温度传感器、防雷防电涌保护器、光耦隔离器、通道选择器、激励电压选择器、激振器、信号调理放大器、模数转换器、拾振器、ARM设备、隔离器和存储器连接成的采集仪本体及电源管理器；所述的振弦式传感器及电阻式温度传感器的输出端分别与所述的防雷防电涌保护器的输入端双向连接，所述的防雷防电涌保护器的输出端与所述的光耦隔离器的输入端双向连接，所述的光耦隔离器的输出端与所述的通道选择器的输入端双向连接；所述的ARM设备的输出端与所述的激振器的输入端连接，所述的激振器的输出端与所述的激励电压选择器的输入端连接，所述的激励电压选择器的输出端与所述的通道选择器的输入端连接；所述的通道选择器的输出端与所述的拾振器的输入端连接，所述的拾振器的输出端与所述的信号调理放大器的输入端连接，所述的信号调理放大器的输出端与所述的模数转换器的输入端连接，所述的模数转换器的输出端与所述的ARM设备的输入端连接；所述的ARM设备的输出端与所述的存储器的输入端连接，所述的存储器的输出端与所述的隔离器连接；所述的电源管理器连接在所述的采集仪本体上。
[0011]上述的多功能振弦式传感器全自动采集仪，其中，还包括恒流源及电阻电压转换器，所述的恒流源的输出端与所述的通道选择器的输入端连接，所述的通道选择器的输出端与所述的电阻电压转换器的输入端连接，所述的电阻电压转换器的输出端与所述的ARM设备的输入端连接。
[0012]上述的多功能振弦式传感器全自动采集仪，其中，所述的隔离器的输出端外接上位机。
[0013]上述的多功能振弦式传感器全自动采集仪，其中，防雷防电涌保护器由二极管组成。
[0014]上述的多功能振弦式传感器全自动采集仪，其中，还包括看门狗，所述的看门狗与所述的ARM设备双向连接。
[0015]本实用新型只需一次采集过程(2次逐次逼近的扫频激励)即可采集到精确频率值并自动生成此频率值的精度，有效提高了采集效率和采样精度；可以自动检索已接入传感器，自动开始采集，可以不通过上位机控制实现自动采集记录，简化了采集流程，提高了适用情况；各通道之间以及各通道的温度传感器和振弦传感器之间均采用光耦隔离，保证相互独立工作，不会受到互相影响；防雷防电涌电路有效提高了仪器的适用环境，更加适用于野外恶劣条件下的长期监测；扫频范围、激励电压可以自由选择，大大提高了仪器对于不同传感器的兼容性，可应对市面上几乎所有不同类型的振弦式传感器。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型多功能振弦式传感器全自动采集仪的连接框图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。
[0018]请参见附图1所示，一种多功能振弦式传感器全自动采集仪，包括振弦式传感器1、电阻式温度传感器2、防雷防电涌保护器3、光耦隔离器4、通道选择器5、激励电压选择器
6、激振器7、信号调理放大器8、模数转换器9、拾振器10、ARM设备13、485隔离器14和存储器15连接成的采集仪本体及电源管理器17 ;所述的振弦式传感器I及电阻式温度传感器2的输出端分别与所述的防雷防电涌保护器3的输入端双向连接，所述的防雷防电涌保护器3的输出端与所述的光耦隔离器4的输入端双向连接，所述的光耦隔离器4的输出端与所述的通道选择器5的输入端双向连接；所述的ARM设备13的输出端与所述的激振器7的输入端连接，所述的激振器7的输出端与所述的激励电压选择器6的输入端连接，所述的激励电压选择器6的输出端与所述的通道选择器5的输入端连接；所述的通道选择器5的输出端与所述的拾振器10的输入端连接，所述的拾振器10的输出端与所述的信号调理放大器8的输入端连接，所述的信号调理放大器8的输出端与所述的模数转换器9的输入端连接，所述的模数转换器9的输出端与所述的ARM设备13的输入端连接；所述的ARM设备13的输出端与所述的存储器15的输入端连接，所述的存储器15的输出端与所述的485隔离器14连接；所述的电源管理器17连接在所述的采集仪本体上。
[0019]还包括恒流源11及电阻电压转换器12，所述的恒流源11的输出端与所述的通道选择器5的输入端连接，所述的通道选择器5的输出端与所述的电阻电压转换器12的输入端连接，所述的电阻电压转换器12的输出端与所述的ARM设备13的输入端连接。
[0020]所述的485隔离器14的输出端外接上位机。
[0021]防雷防电涌保护器3由二极管组成，可以对雷电、电涌形成瞬态保护，使所述的采集仪本体可以适应恶劣环境。
[0022]还包括看门狗16，所述的看门狗16与所述的ARM设备13双向连接，可以在ARM设备13缓存拥堵、假死时自动复位，保证采集仪本体长时间连续工作，而不出现宕机。
[0023]ARM设备13检索各通道传感器接入情况后，通过激振器7将激励电压选择器6输出的激励电压发送给接入的振弦式传感器I。振弦式传感器I将反馈的振荡信号经过防雷防电涌保护器3、光耦隔离器4发送给通道选择器5，通道选择器5将振荡信号发送给拾振器10，通过信号调理放大器8及模数转换器9将放大整型过的振荡信号转化成数字信号后发送给ARM设备13，ARM设备13根据本次获得的频率值进而缩小激励扫频范围后进行二次激励，计算两次测得频率的方差后选择最优解，存储进存储器15，并经过485隔离电路14输出给上位机。
[0024]同时，ARM设备13检索各通道传感器接入情况后，通过恒流源11及电阻电压转换电路12测得电阻式温度传感器2输出电压值，发送给ARM设备13。ARM设备13将电压值转换成电阻值(温度值)存储进存储器15，并经过485隔离电路14输出给上位机。
[0025]综上所述，本实用新型只需一次采集过程(2次逐次逼近的扫频激励)即可采集到精确频率值并自动生成此频率值的精度，有效提高了采集效率和采样精度；可以自动检索已接入传感器，自动开始采集，可以不通过上位机控制实现自动采集记录，简化了采集流程，提高了适用情况；各通道之间以及各通道的温度传感器和振弦传感器之间均采用光耦隔离，保证相互独立工作，不会受到互相影响；防雷防电涌电路有效提高了仪器的适用环境，更加适用于野外恶劣条件下的长期监测；扫频范围、激励电压可以自由选择，大大提高了仪器对于不同传感器的兼容性，可应对市面上几乎所有不同类型的振弦式传感器。
[0026]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种多功能振弦式传感器全自动采集仪，其特征在于:包括振弦式传感器、电阻式温度传感器、防雷防电涌保护器、光耦隔离器、通道选择器、激励电压选择器、激振器、信号调理放大器、模数转换器、拾振器、ARM设备、隔离器和存储器连接成的采集仪本体及电源管理器；所述的振弦式传感器及电阻式温度传感器的输出端分别与所述的防雷防电涌保护器的输入端双向连接，所述的防雷防电涌保护器的输出端与所述的光耦隔离器的输入端双向连接，所述的光耦隔离器的输出端与所述的通道选择器的输入端双向连接；所述的ARM设备的输出端与所述的激振器的输入端连接，所述的激振器的输出端与所述的激励电压选择器的输入端连接，所述的激励电压选择器的输出端与所述的通道选择器的输入端连接；所述的通道选择器的输出端与所述的拾振器的输入端连接，所述的拾振器的输出端与所述的信号调理放大器的输入端连接，所述的信号调理放大器的输出端与所述的模数转换器的输入端连接，所述的模数转换器的输出端与所述的ARM设备的输入端连接；所述的ARM设备的输出端与所述的存储器的输入端连接，所述的存储器的输出端与所述的隔离器连接；所述的电源管理器连接在所述的采集仪本体上。
2.根据权利要求1所述的多功能振弦式传感器全自动采集仪，其特征在于:还包括恒流源及电阻电压转换器，所述的恒流源的输出端与所述的通道选择器的输入端连接，所述的通道选择器的输出端与所述的电阻电压转换器的输入端连接，所述的电阻电压转换器的输出端与所述的ARM设备的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的多功能振弦式传感器全自动采集仪，其特征在于:所述的隔离器的输出端外接上位机。
4.根据权利要求1所述的多功能振弦式传感器全自动采集仪，其特征在于:防雷防电涌保护器由二极管组成。
5.根据权利要求1所述的多功能振弦式传感器全自动采集仪，其特征在于:还包括看门狗，所述的看门狗与所述的ARM设备双向连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种多功能振弦式传感器全自动采集仪，包括振弦式传感器、电阻式温度传感器、防雷防电涌保护器、光耦隔离器、通道选择器、激励电压选择器、激振器、信号调理放大器、模数转换器、拾振器、ARM设备、隔离器和存储器连接成的采集仪本体及电源管理器；电源管理器连接在采集仪本体上。本实用新型是一种采用可调激励电压的、可调扫频范围的、不依赖上位机可独立实现自动检索传感器接入通道的、适用于几乎所有振弦式传感器的自动化采集仪器。
【IPC分类】G01D21-00
【公开号】CN204495375
【申请号】CN201520221860
【发明人】张少荃, 张韵秋
【申请人】上海同磊土木工程技术有限公司, 上海涨韵电子科技有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月14日