[发明专利]一种基于单脉冲激励振弦传感器的激振方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于单脉冲激励振弦传感器的激振方法，本发明属于电学领域，应用于结构安全健康监测行业。

背景技术

现有技术：目前振弦传感器的激振方式主要为高压脉冲激励和多脉冲扫频激励两种方式，其中高压脉冲激励采用升压电路升到超过安全电压以上的电压值在瞬间放电将振弦传感器激振，虽然也能够正常采集和测量，但是因为脉冲电压极高（100~200V），可能对传感器内部的激励线圈或相关部件噪声损伤，而且经常高压激励也会加快设备内部的元器件老化；多脉冲扫频方式是目前用的比较多的激振方式，虽然能否针对不同频率段的传感器进行激振采集，但是牺牲了测量的时间，也就是测量前的激振过程时间过长，这样的话对于数据刷新率或功耗有要求的场景将会受到限制。

发明内容

针对上述的问题，本发明目的在于提供一种基于单脉冲激励振弦传感器的激振方法，从振弦传感器激振的信号能量原理上进行分析，并通过谱分析得出最优的激振方式，解决了目前高压脉冲、扫频激振带来的一系列采集上的限制。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种基于单脉冲激励振弦传感器的激振方法：

该激振方法的传感器它包括：振弦式传感器、信号切换电路、晶体管开关、激振电源、信号采集模块、微控制器；

其激振方法为：通过理论计算和实际测试得出的最优单脉冲激振脉宽参数通过微控制器对晶体管开关进行时序控制，使得激振电源能够最高效率的加载到振弦式传感器上；

具体实施步骤为：

首先根据振弦传感器的带宽计算出理论需要的单脉冲信号脉宽，这个由信号理论得出，计算出来后，再通过使用频谱分析仪对理论值进行实测，并经过调整修正得到最优的脉宽参数；

再将该参数写入微控制器的代码参数中，微控制器通过该参数设定内部定时器计时；

当进行数据采集时，传感器经过内部信号内部切换电路切换至激励电源端，然后微控制器通过内部定时打开晶体管开关，这样激励电源就通过晶体管开关输送到传感器上进行激振。

进一步的，所述激振电源信号切换电路连接至振弦式传感器。

本发明的有益效果：

本发明解决了传统激励方式的高压、激励时间久、激振效率低、功耗大等问题，通过对激励信号的脉宽频谱分析，得出最高效率的激振信号脉宽，使得振弦传感器在动态测量（激振时间短）、低功耗、小体积上有更大的应用空间，尤其是目前无线低功耗传感器的大量使用，需要对振弦传感器的激振电路进行优化达到目的，本发明就是通过从理论分析到实践测试最终给出振弦传感器最优的激振方式。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的方波频谱图；

图3为本发明的脉宽为0.2ms时的波形时域频域图；

图4为本发明的脉宽为1ms时的波形时域频域图。

具体实施方式

下面结合附图1、2、3、4对本发明进行详细描述：

一种基于单脉冲激励振弦传感器的激振方法：

该激振方法的传感器它包括：振弦式传感器1、信号切换电路2、晶体管开关3、激振电源4、信号采集模块5、微控制器6；

其激振方法为：通过理论计算和实际测试得出的最优单脉冲激振脉宽参数通过微控制器6对晶体管开关3进行时序控制，使得激振电源4能够最高效率的加载到振弦式传感器1上；

具体实施步骤为：

首先根据振弦传感器的带宽计算出理论需要的单脉冲信号脉宽，这个由信号理论得出，计算出来后，再通过使用频谱分析仪对理论值进行实测，并经过调整修正得到最优的脉宽参数；

再将该参数写入微控制器的代码参数中，微控制器通过该参数设定内部定时器计时；

当进行数据采集时，传感器经过内部信号内部切换电路切换至激励电源端，然后微控制器通过内部定时打开晶体管开关，这样激励电源就通过晶体管开关输送到传感器上进行激振。

所述激振电源4信号切换电路2连接至振弦式传感器1。