[实用新型]一种多通道振弦读数仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种地质监测仪，尤其涉及一种多通道振弦读数仪。 

背景技术

现有的振弦式传感器具有结构简单，坚固耐用，抗干扰能力强，测值可靠，精度与分辨力高和稳定性好等优点。其输出为频率信号便于远距离传输。可以直接与微机接口因而在土木、水利、矿山等领域得到广泛运用振弦式传感器的一般工作原理是钢弦放置在磁场中用一定方式对钢弦加以激振后钢弦将会发生共振，共振的弦线在磁场中作切割磁力线运动。因此，可以在拾振线圈中感应出电势感应电势的频率就是振弦的共振频率。由力学原理可知，钢弦的共振频率与弦线所承受的张力或拉力具有函数关系，其张力或拉力与传感器所承受的压力或位移成线性关系。因此测得振弦的共振频率即可求出待测物理量（压力或位移）这类传感器有两种形式:一种是双线圈,一种是激振线圈。激振振弦让弦振动起来另一只是拾振线圈，它是能把振弦的机械振动转换为同频率的感应电动势的装置。 

另一种是单线圈，这种传感器激振线圈和拾振线圈为同一个线圈，激振和拾振分时进行，先激振后拾振。单线圈振弦式传感器使用 中主要解决两个问题：第一激振方法：即用什么方法使振弦振起来。第二拾振方法：包括拾振线圈中的微弱电动势的拾取得到电动势的频率和频率量测量两部分。如果要使单线圈振弦式传感器被激励振动起来测量电路需要间断地馈送电流给传感器的激振线圈。 

不管哪种振弦式传感器其内部固有频率都会受到温度的影响而发生变化，因此大多数振弦式传感器内部都封装有热敏电阻，而振弦读数仪则可以精确测量该热敏电阻的阻值换算为温度，再通过温度补偿公式消除温度的影响，从而提高振弦传感器的测量精度。 

现有技术都是通过间歇激振方法和扫频激振方法 

间歇激振方法： 

如图1a和图1b所示，根据间歇激发的原理，激振电路必须间断地馈送电流给传感器的激励线圈，使振弦不断地激发起振。一般可用一张弛振荡器或多谐振荡器和继电器控制电源开关来实现。继电器在线圈通电时，将传感器与电源接通，这时电源提供电流给传感器的激振线圈，使磁铁吸住振弦，当继电器的线圈失电时传感器与电源断开与拾振电路相接，激振电流消失，电磁铁松开振弦，这样一吸一松，振弦产生自由振动。忽略空气的阻尼，振弦振动的频率即为振弦的固有振动频率这种间歇激振电路较为复杂，并且要使用电磁继电器，电磁继电器的体积大、功耗大、机械触点工作可靠性欠佳，振荡器的振荡频率调节范围不大并且调节不能在线自动实现，从而使振弦起振有时较困难。 

扫频激振方法 

如图2a和图2b所示，扫频激振技术就是用一串连续的频率信号扫描输出去激励振弦传感器的激振线圈。当信号的频率和振弦的固有频率相接近时，振弦能迅速达到共振状态，可靠起振，振弦起振后，它在线圈中产生的感应电势的频率即是振弦的固有频率由于激励信号的频率容易用软件方便控制，所以只要知道振弦固有频率的大致范围。一般来说，对一种已知的传感器其固有频率的大致范围是确定的，就用这个频率附近的激励信号去激发它，就能使振弦很快起振。 

发明内容

为解决上述中存在的问题与缺陷，本实用新型提供了一种多通道振弦读数仪。所述技术方案如下： 

一种多通道振弦读数仪，包括：振弦传感器频率信号测量单元和高精密热敏电阻测量电路； 

所述振弦传感器频率信号测量单元包括：低压电源变换电路、高压电源变换电路、对多个振弦传感器轮流激振的多通道振弦激振切换开关、多路前置信号处理保护电路、多路模拟选择开关、差分仪表放大器、多级有源带通滤波放大器、高速比较器及测频模块；所述低压电源变换电路、高压电源变换电路、对多个振弦传感器轮流激振的多通道振弦激振切换开关、多路前置信号处理保护电路、多路模拟选择开关、差分仪表放大器、多级有源带通滤波放大器、高速比较器和测频模块顺次连接； 

所述高精密热敏电阻测量电路包括基准源、精密恒流源、多路低值模拟开关、高频仪表放大器及可编程增益ADC，所述高精密热敏电阻测量电路包括基准源、精密恒流源、多路低值模拟开关、高频仪表放大器及可编程增益ADC顺次连接；所述可编程增益ADC还与测频模块连接。 

本实用新型提供的技术方案的有益效果是： 

可实现多通道的振弦连续测量，提高了在生产中的实用性； 

可测量振弦信号的频率精度较高，可满足精密测量的需求； 

具备温度测量的功能，能够进行在线温度补偿，抵消振弦本身由于温度变化带来的固有频率漂移的影响，大大提高了检测精度； 

设计简单、成本低廉，可满足大量传感器应用的场合。 

附图说明