专利名称：一种振弦式应变测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及建筑工程检测技术领域，尤其是指一种振弦式应变测量装置。
背景技术：
在测量大型混凝土或钢构件长期使用所产生的微小应变或者测量各种荷载作用下的构件受力性能时，通常需要使用应变传感器及其相应的测量技术进行相应的测量。一般来说，目前所使用的应变传感器一般可为三类电阻应变传感器、振弦应变传感器和光纤应变传感器。其中，振弦应变传感器以其稳定性好、可靠性高、环境适应性强等诸多优点而被广泛应用在一些重大工程中，如核电站安全壳、煤矿井巷、桥梁等工程领域，因此，与上述振弦应变传感器相对应的测量技术也不断地随之发展。在实际应用情况中，一般都将振弦应变传感器预先埋入待测的大型混凝土结构之中或安装在待测构件的表面。在上述振弦应变传感中，设置有一根两端固定在所述振弦应变传感上且处于张紧状态的具有磁性的振弦(例如，具有磁性的钢弦)，还设置有一个或两个电磁线圈。其中，当振弦应变传感中只具有一个电磁线圈时，该电磁线圈可设置在振弦的中点附近且离振弦很近。当给上述电磁线圈施加不同频率、不同强度的激励电流时，该电磁线圈将产生一个变化的激励磁场，从而使振弦以其共振频率产生共振。当振弦起振后，撤去激励电流，振弦继续振动；当振弦发生振动时，该电磁线圈中的磁通量将发生变化，进而引起电磁线圈中的电流发生变化。对应于振弦不同的振动频率，电磁线圈中电流变化的频率和强度的大小也不同。根据力学原理可知，振弦的共振频率与振弦所承受的张力或拉力相关，而振弦所承受的张力或拉力又与振弦应变传感器所承受的压力或位移相关，因此，可通过测量电磁线圈中的电流变化而测得上述振弦的共振频率，从而可获知待测构件因长期使用或荷载作用所产生的微小应变，进而可对该待测构件的质量、安全等方面进行全面地评估。因此，在将上述振弦应变传感器安装在待测构件的表面或内部，可使用振弦式应变测量装置对上述振弦应变传感器中的振弦进行激励，然后测量上述振弦的共振频率，从而得到待测结构中的相关物理量。但是，目前所使用的振弦式应变测量装置多为从国外公司进口的设备，这些设备大多是专门针对该公司自行设计的振弦应变传感器而进行开发的，并不适用于其它的振弦应变传感器，因此通用性不强，在进行测试前往往需要根据所检测的振弦应变传感器的类型来选择对应的电磁激励模式，否则，错误的激励往往导致不为人知的错误输出。此外，目前所使用的振弦式应变测量装置往往还具有体积大、重量重、成本高、耗电量大、操作复杂、缺少音频输出定性判断振弦等缺点。

实用新型内容本实用新型提供了一种振弦式应变测量装置，从而可对振弦传感器进行准确地频率测量。为达到上述目的，本实用新型中的技术方案是这样实现的[0007]—种振弦式应变测量装置，包括中央处理器、振弦激励器和回波接收器； 所述中央处理器，根据振弦式传感器的中心频率向所述振弦激励器发出一组可变重复方波；根据从所述回波接收器接收到的回波信号，计算出回波周期，得到所述振弦应变传感器中的振弦的共振频率；所述振弦激励器，对所接收到的可变重复方波进行整形和隔离放大后形成激励电流，并将该激励电流传输给振弦应变传感器；所述回波接收器，接收振弦应变传感器输出的回波信号，对所接收到的回波信号进行降噪、滤波、放大和整形后，发送给中央处理器。所述振弦式应变测量装置还包括音频输出单元；所述回波接收器，将经过降噪、滤波、放大和整形后的回波信号发送给所述音频输出单元；所述音频输出单元，将所接收到的回波信号转换成相应的音频信号并输出。所述音频输出单元为扬声器。所述振弦式应变测量装置还包括恒流源和模数转换器；所述恒流源，向所述振弦式传感器中的温度传感器输入一恒定电流，并根据所接收的流经所述温度传感器的电流，向所述模数转换器输出模拟信号形式的电压；所述模数转换器，将所述恒流源输出的电压转换成数字信号形式的电压并发送给所述中央处理器；所述中央处理器，根据所述转换后的数字信号形式的电压计算振弦式传感器所处环境的温度。所述振弦式应变测量装置还包括用于向所述中央处理器输入当前的日期、时间参数的时间基准单元。所述振弦式应变测量装置还包括低电压检测单元；所述低电压检测单元，对振弦式应变测量装置的电压进行检测，并在振弦式应变测量装置的电压低于预设的阈值时，向所述中央处理器发送低电压提示信号。所述振弦式应变测量装置还包括自动关机单元；所述自动关机单元，当所述振弦式应变测量装置符合预先设定的关机条件时，自动关闭所述振弦式应变测量装置。所述振弦式应变测量装置还包括用于接收并显示中央处理器所输出的数据的显不器。所述振弦式应变测量装置还包括用于对所述振弦式应变测量装置进行短路保护的短路保护单元。综上可知，本实用新型中提供了一种振弦式应变测量装置。在所述振弦式应变测量装置中主要包括中央处理器、振弦激励器和回波接收器，从而可对振弦传感器进行准确的频率测量。

图1为本实用新型中的振弦式应变测量装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，
以下结合附图及具体实施例对本实用新型再作进一步详细的说明。本实用新型提供了一种振弦式应变测量装置，在该振弦式应变测量装置中，主要包括中央处理器、振弦激励器和回波接收器，从而可对振弦传感器进行准确的频率测量。图1为本实用新型中的振弦式应变测量装置的结构示意图。如图1所示，在本实用新型中的振弦式应变测量装置100中，主要包括中央处理器101、振弦激励器102和回波接收器103。其中所述中央处理器101，用于根据振弦式传感器120的中心频率(即振弦式传感器不受外力时，该振弦式传感器中的振弦的共振频率)向所述振弦激励器102发出一组可变重复方波；根据从所述回波接收器103接收到的回波信号，计算出准确的回波周期，得到振弦应变传感器120中的振弦的共振频率并输出；所述振弦激励器102，用于对所接收到的可变重复方波进行整形和隔离放大后形成激励电流，并将该激励电流传输给安装在待测结构之中或表面的振弦应变传感器120，以激励振弦应变传感器120中的电磁线圈；所述回波接收器103，用于接收振弦应变传感器120输出的回波信号，对所接收到的回波信号进行降噪、滤波、放大和整形后，发送给中央处理器101。进一步的，在上述振弦式应变测量装置中，还可包括一个显示器104，该显示器 104用于接收并显示中央处理器101所输出的数据。在上述振弦式应变测量装置中，还可包括一个音频输出单元105 ；此时所述回波接收器103，还用于将经过降噪、滤波、放大和整形后的回波信号发送给所述音频输出单元105;所述音频输出单元105，用于将所接收到的回波信号转换成相应的音频信号并输
出ο在本实用新型的实施例中，所述音频输出单元105可以是扬声器。由于振弦式传感器中的振弦的共振频率一般都在话音频率范围(300 3000Hz)之内，因此，上述经过降噪、滤波、放大和整形后的回波信号可以作为音频信号直接从所述音频输出单元输出。所以，工作人员可及时根据回波信号的音频特性定性地判断振弦的特性，例如，振弦紧绷时， 则回波信号一般为高音；振弦松弛时，则回波信号一般为低音。另外，由于振弦式传感器120中一般还具有温度传感器121，且该温度传感器121 一般为具有对数特性的负热敏电阻，该温度传感器121的阻值将随着温度的变化而变化。 因此，在本实用新型的实施例中，所述振弦式应变测量装置中还可包括恒流源106和模数 (A/D)转换器107，从而可以通过上述温度传感器121测得振弦式传感器120所处环境的温度值。其中所述恒流源106，用于向所述振弦式传感器120中的温度传感器121输入一恒定电流，并根据所接收的流经所述温度传感器121的电流，向所述A/D转换器107输出电压；其中，恒流源106所输出的电压一般为模拟信号形式的电压值。所述A/D转换器107，用于将所述恒流源106输出的电压转换成数字信号形式的电压并发送给所述中央处理器101 ；[0043]所述中央处理器101，还可用于根据所述转换后的数字信号形式的电压计算振弦式传感器120所处环境的温度。具体来说，中央处理器可根据如下所述的公式计算振弦式传感器所处环境的温度值
权利要求1.一种振弦式应变测量装置，其特征在于，该振弦式应变测量装置包括中央处理器、 振弦激励器和回波接收器；所述中央处理器，根据振弦式传感器的中心频率向所述振弦激励器发出一组可变重复方波；根据从所述回波接收器接收到的回波信号，计算出回波周期，得到所述振弦应变传感器中的振弦的共振频率；所述振弦激励器，对所接收到的可变重复方波进行整形和隔离放大后形成激励电流， 并将该激励电流传输给振弦应变传感器；所述回波接收器，接收振弦应变传感器输出的回波信号，对所接收到的回波信号进行降噪、滤波、放大和整形后，发送给中央处理器。
2.根据权利要求1所述的振弦式应变测量装置，其特征在于，所述振弦式应变测量装置还包括音频输出单元；所述回波接收器，将经过降噪、滤波、放大和整形后的回波信号发送给所述音频输出单元；所述音频输出单元，将所接收到的回波信号转换成相应的音频信号并输出。
3.根据权利要求2所述的振弦式应变测量装置，其特征在于所述音频输出单元为扬声器。
4.根据权利要求1所述的振弦式应变测量装置，其特征在于，所述振弦式应变测量装置还包括恒流源和模数转换器；所述恒流源，向所述振弦式传感器中的温度传感器输入一恒定电流，并根据所接收的流经所述温度传感器的电流，向所述模数转换器输出模拟信号形式的电压；所述模数转换器，将所述恒流源输出的电压转换成数字信号形式的电压并发送给所述中央处理器；所述中央处理器，根据所述转换后的数字信号形式的电压计算振弦式传感器所处环境的温度。
5.根据权利要求1所述的振弦式应变测量装置，其特征在于，所述振弦式应变测量装置还包括用于向所述中央处理器输入当前的日期、时间参数的时间基准单元。
6.根据权利要求1所述的振弦式应变测量装置，其特征在于，所述振弦式应变测量装置还包括低电压检测单元；所述低电压检测单元，对振弦式应变测量装置的电压进行检测，并在振弦式应变测量装置的电压低于预设的阈值时，向所述中央处理器发送低电压提示信号。
7.根据权利要求1所述的振弦式应变测量装置，其特征在于，所述振弦式应变测量装置还包括自动关机单元；所述自动关机单元，当所述振弦式应变测量装置符合预先设定的关机条件时，自动关闭所述振弦式应变测量装置。
8.根据权利要求1所述的振弦式应变测量装置，其特征在于，所述振弦式应变测量装置还包括用于接收并显示中央处理器所输出的数据的显示器。
9.根据权利要求1所述的振弦式应变测量装置，其特征在于，所述振弦式应变测量装置还包括 用于对所述振弦式应变测量装置进行短路保护的短路保护单元。
专利摘要本实用新型提供了一种振弦式应变测量装置，该振弦式应变测量装置主要包括中央处理器、振弦激励器和回波接收器。中央处理器根据振弦式传感器的中心频率向所述振弦激励器发出一组可变重复方波；根据从所述回波接收器接收到的回波信号，计算出回波周期，得到所述振弦应变传感器中的振弦的共振频率；振弦激励器对所接收到的可变重复方波进行整形和隔离放大后形成激励电流，并将该激励电流传输给振弦应变传感器；回波接收器，接收振弦应变传感器输出的回波信号，对所接收到的回波信号进行降噪、滤波、放大和整形后，发送给中央处理器。通过使用上述的振弦式应变测量装置，可对振弦传感器进行准确地频率测量。
文档编号G01B7/16GK201974154SQ20102064021
公开日2011年9月14日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者吴小端, 张心斌, 张忠 申请人:中冶建筑研究总院有限公司