[发明专利]一种振弦采集仪的频率校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种振弦采集仪的频率校正方法，属于土木结构安全监测行业领域，可提高振弦采集仪的频率采集精度及一致性。

背景技术

振弦类传感器引起测量稳定性、成本优势在土木结构安全监测领域应用广泛，常用短期的检测工程、长期的监测工程项目。使用时需要连接采集装置完成频率采集工作，通过频率值进行力值、应力的计算。

目前常用的振弦采集仪频率计算的方法主要有计数法和FFT（快速傅里叶变换）法，其中计数法基本原理是对单位时间内的脉冲进行计数，得到频率值，该方法实现简单，但是测量误差一般为±1Hz以上，难以满足当前市场对测量精度的要求。

而近年来随着微型处理器和模数转换器的发展，其数据处理能力、成本的优化，使得采用FFT变换的方式实现频率计算的产品越来越多。其基本原理是采用8kHz的采样频率对信号进行采样，一般采集1024个数据点进行FFT计算，得到振弦信号的频谱信息，从而得到振弦信号的频率值。而采用FFT进行频率采集计算的系统中，影响其采集精度主要有系统主晶振的误差、模数转换器的误差及不同通道间的线路延时等因素。而这些影响因素存在一定的离散性和不确定性，导致采集系统的测量误差以及设备间一致性存在一定的不足。

综上所述，传统振弦采集系统由于自身测量原理、器件的差异等因素的影响，导致在计算频率时存在一定误差，存在一定的局限性。

发明内容

本发明目的在于提供一种振弦采集仪的频率校正方法，所要解决的技术问题就在于：（1）可实现振弦采集仪的采集校正以提高测量精度。（2）不同振弦采集仪之间、以及不同通道之间的设备一致性的功能。

在使用FFT进行频率采集计算的系统中，影响其采集精度主要有系统主晶振的误差、模数转换器的误差及不同通道间的线路延时等因素综合影响。虽然此类影响因素存在离散性，但在同一台采集仪上，其影响因素导致的误差是相对固定的，可通过校正的方式进行修正。校正的目的主要是提高传统未校正的采集仪的采集精度不足，以及振弦采集仪的一致性问题。

本发明为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种振弦采集仪的频率校正方法，该方法如下：

使用标准信号源进行标定，得到对应的校正系数，并存储于EEPROM中；

在正常采集时，按照校正系数进行频率校准，得到最终采集输出值，以提高频率采集的精度；

此时待校正的采集仪对应输出采集的示值，该示值是未校正的，然后将标准信号频率值与待校正的采集仪对应输出采集的示值，该示值是未校正的，进行线性拟合，得到拟合公式：标准值=修正系数*未校正的采集示值，以得到修正系数；

在得到校正系数后，将校正系数写入到EEPROM或其他存储器中，作为后续的调用，即按照通道号分别存储校正系数；当正常采集模式下，采集仪采集到原始频率值后，再根据对应的通道号，查找对应的校正系数，按照修正系数乘以未校正的采集示值的计算方式，得到校正后的频率值。

进一步的，本方法需要使用输出精度为±0.01Hz标准信号源输出标准信号，按照500Hz、1kHz、1.5kHz、2kHz、2.5kHz、3kHz、3.5 kHz、4 kHz进行输出。

进一步的，本方法需要使用待校正的采集仪对标准信号进行采集，得到未进行校正的采集示值，并与标准值进行拟合，得到拟合系数，其基本关系为：标准值=修正系数*未校正的采集示值，从而得到校正系数。

进一步的，提高采集系统的采集精度和一致性，在使用时，使用同一个或同一精度等级的信号发生器进行标定；同时，若采集系统为多通道采集系统，对每一个通道进行校正，分别取得校正系数。

本发明的有益效果：

本发明的方法采用校正系数的方法，对振弦采集仪进行频率校正，解决了因采集系统自身晶振、线路差异引起的误差问题，提高了采集系统的精度以及一致性，根据实际应用，采用本方法的采集设备频率采集精度可达±0.05Hz，完全符合工程测量要求。

附图说明

图1为本发明的功能框图；

图中：1-标准信号源、2-对标准信号进行采集、3-EEPORM存储器、4-校正后的采集值。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述：

一种振弦采集仪的频率校正方法，该方法如下：

使用标准信号源进行标定，得到对应的校正系数，并存储于EEPROM中；

在正常采集时，按照校正系数进行频率校准，得到最终采集输出值，以提高频率采集的精度；