[发明专利]一种振弦式传感器测读仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种振弦式传感器测读仪，属于工程测量的技术领域。

背景技术

振弦式传感器是一种将其它物理量，比如压强、扭矩等，转化为频率的传感器。振弦式传感器直接输出的是振弦的振荡频率信号，因此具有抗干扰能力强、受电参数影响小、性能稳定可靠、耐震动、寿命长等特点，从而在工程上得到了广泛的应用。振弦式传感器的工作过程是：先使其激振，再接收其返回的频率信号，测取谐振频率，最后经由标定公式运算以获取要测量的对应物理量。

目前用于测量振弦式传感器的测读仪只能简单地测量频率，或者辅以测量温度来进行校正，比如申请公布号为CN102426052A的发明专利。然而测量者真正关心的并不是直接测量所得的频率值以及温度值，而是以此推算出的物理量值。因而，测量人员往往还需要纸笔记录下测量值，查参数表获取相应参数，再利用标定公式运算，最终获得所需物理量值。然而，在一项工程中，往往有上百个传感器，并且几乎每天都需要一到二次测量，因而这种测量方式会消耗大量的时间和精力。

此外，现有的工具不能有效管理设有大量测量点的大规模工程的测量。公告号为CN102401692A的发明专利在多测量点的工程上为每一测量点设置了单独通道，但是通道数目有上限。而且，测量上所用到的振弦式传感器组成的参数表和测量记录，往往存储在纸质表格或者计算机电子表格上，与测读仪分离，无法在测量时查阅分析。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种振弦式传感器测读仪，目的在于利用振弦式传感器实时直接测取物理量值，并可用于大型工程测量中对传感器和测量记录进行管理。

本发明的技术方案如下：

一种振弦式传感器测读仪,包括以单片机为控制中心的数据采集终端和上位机；

所述数据采集终端，包括激振电路、信号放大整形电路、温度采集电路、单片机和信号传输电路；

所述激振电路，采用高压的方法使振弦式传感器产生谐振，优选的高压为120V；

所述信号放大整形电路，将振弦式传感器输出的频率信号放大并整形；

所述温度采集电路，测量带有温度修正的振弦式传感器的负特性热敏电阻的阻值，并向单片机输出A/D采样后的阻值数据；

所述单片机内置有频率测量模块和温度测量模块，用于控制激振电路、采集信号放大整形电路输出的信号和温度采集电路输出的信号，并计算得到所测温度和频率值；

所述信号传输电路，将所述单片机计算得到的所测温度和频率值数据传给上位机；

所述上位机内置工程管理模块。

根据本发明优选的，所述的单片机内置的频率测量模块，工作步骤如下：

(1)单片机初始化，包括外部中断的初始化、定时器的初始化和外设接口的初始化；

(2)设定自动调档共M个档位，从小到大依次为N₁,N₂,...,N_M；设定最小计数阈值为n_r，设定计时器的计时时间间隔T_c；

(3)初始化当前档位序号i＝1，档位值为N_i；

(4)单片机控制高压发生电路产生高压，激振振弦式传感器；

(5)信号放大整形电路，将振弦式传感器输出的频率信号放大并整形，获得被测方波信号；

(6)打开单片机外部中断和计时器，中断采用边缘触发方式，方波信号上升沿或下降沿触发中断，中断计数器开始对被测方波信号周期进行计数，值为N；计时器开始对时间间隔T_c计数，值为n；

(7)计数器计数到N＝N_i+1，即第N_i+1次外部中断时，关闭计时器和计数器；此时计时器的计数值为n，即总计时时长为nT_c；

(8)判断计时器的计数值n和最小计数阈值n_r的大小，若n小于n_r，则进入步骤(9)，否则进入步骤(10)；

(9)调大档位序号，即i＝i+1，改变相应档位值为N_i，转步骤(6)；

(10)计算被测频率其中N为被测方波信号周期的计数值，T_c为设定的单片机计时器的计时时间间隔，n为单片机计时器计数值。

所述的单片机内置的温度测量模块，工作步骤如下：

(1)负特性热敏电阻的电阻值经A/D转换电路输入到单片机；