[实用新型]数字式微波微位移测量器

说明书

技术领域

本实用新型属于位移测量领域，具体地说，涉及一种对大型建筑、山体、河道、大坝微量位移进行监测的数字式微波微位移测量器。

背景技术

大型水库的库岸边坡，山区公路、铁路边坡有危岩、滑坡、地裂等地质灾害。桥梁、大坝、高楼等大型建筑会发生微位移、微变形，微量位移是危险报警的主要检测参数。在目前微位移的监测技术中，如图1所示：有一种专利号为200310113925的微位移测量技术，并用该技术设计有TWY-100型高精度微位移测量仪，该测量仪采用差分双频载波比相测量技术，是一套模拟测量系统，该系统包括振荡器、第一、第二混频器、振荡源、第一、第二高频滤波器、放大器、发射天线、反射器、接收天线、低噪声放大器、中频放大器、鉴相器、计数器和电平指针，其中所述振荡源发出高频振荡信号给第一、第二混频器，所述第一混频器还接收振荡器发出的中频振荡信号，第一混频器对高频和中频振荡信号混频后，经所述第一高频滤波器发送给放大器，由放大器放大后，再发送信号给所述发射天线辐射到所述反射器上，反射器将信号反射到所述接收天线后，再传送给所述低噪声放大器，低噪声放大器再发送信号给所述第二混频器，由第二高频滤波器滤波后，发送给所述第二混频器，第二混频器再发送给所述中频放大器，所述中频放大器和振荡器输出信号给鉴相器，鉴相器再进行线性鉴相，并分别发送给计数器计数，发送给电平指针显示。

其缺点是：鉴相器采样模拟乘法器，由此得到的鉴相曲线是正弦鉴相器，而不是完全的线性鉴相器，从而降低了测量精度；系统需要存储开机和测量两个不同时刻的收发信号相位差值，这用模拟电路实现电路非常复杂；仪器虽然记录了各个时刻相位差，但需要操作人员介入才能得到位移值。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种数字式微波微位移测量器，能进行完全的线性鉴相，不需要操作人员介入就能得到位移值。

为达到上述目的，本实用新型是一种数字式微波微位移测量器，包括振荡器、第一、第二混频器、振荡源、第一、第二高频滤波器、放大器、发射天线、反射器、接收天线、低噪声放大器和中频放大器，其中所述振荡源发出高频振荡信号给第一、第二混频器，所述第一混频器还接收振荡器发出的中频振荡信号，第一混频器对高频和中频振荡信号混频后，经所述第一高频滤波器发送给放大器，由放大器放大后，再发送信号给所述发射天线辐射到所述反射器上，反射器将信号反射到所述接收天线后，再传送给所述低噪声放大器，低噪声放大器再发送信号给所述第二混频器，由第二高频滤波器滤波后，发送给所述第二混频器，第二混频器再发送给所述中频放大器，其关键在于：所述中频放大器输出信号给过零比较电路，该过零比较电路输出时钟信号给模数转换电路，该模数转换电路还接收所述振荡器的中频振荡信号，并发出数字信号给数字信号处理电路，该数字信号处理电路输出数据交显示器显示。

所述振荡器与模数转换电路之间连接有耦合电路，该耦合电路由运算放大器U1、放大电阻R1、R3、滤波电阻R2和滤波电容C1组成，其中运算放大器U1设置有输入端IN接收所述振荡器的振荡信号，该运算放大器U1的反相输入端串接放大电阻R3后接地，该运算放大器U1的反相输入端与输出端OUT之间串接所述放大电阻R1，所述输出端OUT串接所述滤波电阻R2后，再与滤波电容C1的一端连接，滤波电容C1的另一端与所述模数转换电路连接。

所述模数转换电路为A/D模块U2，所述过零比较电路为过零比较器U2，其中过零比较器U2的输入端IN+接收所述中频放大器的输出信号，过零比较器U2的信号端Q输出信号给所述A/D模块U2的时钟输入端CLK，该A/D模块U2的输出端输出数字信号给所述数字信号处理器U4的信号接收端。

所述数字信号处理电路为数字信号处理器U4，其数字输出端D0～D7控制所述显示器的显示，该显示器为LED显示器。

根据单频微波反射测量原理，振荡器发出发射信号s(t)给过耦合电路，而中频放大器发出接收信号r(t)给过零比较电路，二者在开机时刻相位差为，测量时刻相位差为φ，则位移值可以表示为

从表达式看出，系统必须得到信号s(t)和r(t)在开机时刻的相位差和测量时刻相位差φ，才可以得到位移值。这一方面需要一个线性鉴相器，同时也需要对两个时刻相位差进行存储，才能计算位移量。