专利名称：钢弦式传感器智能测频装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量频率的仪器装置，尤其是涉及一种钢弦式传感器智能测频装置。
二背景技术：
振弦式传感器因制造工艺所致，其产品性能参数离散性很大，每个传感器都必须单独标定，得出一组基本上是唯一的性能参数(重复的概率极低)。这对使用者来说是一件非常麻烦的事。因为在使用时，必须分清每一个传感器及其所对应的测量值，然后将每个传感器的特性参数和测量值代入其标定公式进行计算，才能得到所需的物理量；如果所测传感器不是一个种类，则所用公式也不一样。假设一个工地上有上百个传感器，那么全部测量一次的劳动强度可想而知。
目前，用于测量振弦式传感器输出频率的测量仪器(简称测频仪)多是只能测量频率的简单仪器。用这种测频仪测量时，测量人员必须带笔带纸，随时记录每一个传感器的测量值，然后将测量值代入标定公式，手工计算出所对应的物理量，在使用中很不方便。
三、实用新型内容本实用新型为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种钢弦式传感器智能测频装置，其采用微电脑测频，测量结果准确，能将各测量值所对应的物理量计算并显示出来或以报表形式打印输出，大大减轻了测量振弦式传感器输出频率的工作强度，有效提高了测量工作效率。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种钢弦式传感器智能测频装置，其特殊之处在于包括手持式测频仪，手持式测频仪通过通信电缆与计算机连接，手持式测频仪包括单片机，单片机上接有激振电路和检测电路，单片机并分别与数据存储器、控制键盘和显示屏连接。
激振电路18由U5B、Q1、T1、D1、D2、C8、C9、SCR组成，从U1的16脚输出的脉冲信号经U5B反相整形、Q1驱动、T1升压、D1、D2、C8、C9的倍压，最后由SCR控制输出，检测电路19由U4A、U4B、U4C、U5C、U5D、U5A组成，被测信号从J7进入，经C15、R17、R16、C14到U4A，经U4A、U4B、U4C的滤波放大，送入U5C、U5D、U5A进行分频和整形，最后送入U1的15脚，完成信号检测上述单片机内部固化程序依次包括测量�？�、计算模块、巡回�？�、上翻�？�、下翻�？�、前翻�？�、后翻�？椤⑾允灸Ｇ辶隳？�、通信�？�。
与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下●测量结果准确。采用微电脑测频，误差为±1Hz。
●数据保存长久。测量结果可以长期保存(100年)。
●存储性能可靠。存储器擦写次数达100万次。
●测量方式多样。可单点手动测量，亦可任意选择1～64个点(传感器)自动巡回测量。
●数据存储量大。可连续测量并保存99个测量点的10次不同时间的测量结果。
●测量存储方便。可随时重复测量任意一传感器的频率并保存，自动覆盖原来的结果。
●查看结果便捷。可随意查看任意一点、任意一次的测量结果。
●信息显示全面。信息显示全面。可同屏显示提示字符、测量结果、物理量、测量批次、测量序号和传感器编号。
●可自动清除存储器内容。
●可显示每一个测量结果所对应的物理量值。
●可将测量结果传送给PC计算机。
●可通过PC计算机将传感器参数传送给测频仪。
●利用EXCEL软件，可对测量结果进行数据处理、分析和各种报表输出(图表、曲线图、直框图等)。
●可查看所储存的每个传感器的计算参数(型号、K值、A值和初频)。
●使用方便可靠。采用高品质薄膜轻触开关，操作方便，手感舒适，性能可靠。
●音响辅助提示。具有蜂鸣提示音。
●外型美观大方。采用流行的仪表色，尽显时尚、典雅之风采。
●体积小耗电省。长、宽、高的尺寸为164×90×32mm。静态工作电流仅为35mA，功耗约为175mW。
四
图1为测频仪的外形图；图2为测频仪的顶部外形图；图3为测频装置框图；图4为测频装置电路原理图；
图5为测频装置主程序�？橥迹晃�具体实施方式
本实用新型的测量原理振弦式传感器的测量方法主要有比较法和直读法两种。比较法是利用测量电路中的标准频率发生器产生频率可调的标准信号，测量时，不断调整标准信号频率，通过从示波器看李沙育图形或利用耳机听谐振声或从差频指示器中看电流表指零等方式判断标准频率与测量频率相等，则此时的标准频率就是测量频率。直读法是通过测频仪器直接将传感器输出的正弦电压信号的频率计算出来，然后通过数字表头或模拟表头进行显示。早期的测量多采用比较法，而现在一般都采用直读法。振弦式传感器要想输出振荡信号首先必须被激励(振动)。为此，利用高频变压器产生高压脉冲激励钢弦使之振动。被激励的钢弦通过感应线圈将振动转换成自由衰减的正弦振荡电压信号从传感器中输出，其持续时间一般不大于1秒。检测电路将该振荡信号进行放大、整流并整形变成频率为原信号二倍的脉冲串信号。对脉冲串信号进行测频通常有两种方法，一种叫测周法，即测量两个脉冲之间的时间T(重复周期)，再利用f＝1/T算出频率；另一种是测频法，在给定的时间内(比如1秒钟)对脉冲串计数，计数结果就是脉冲串频率。振弦式传感器的工作频率一般在1kHz～5kHz之间，而测周法适合于低频测量，所以，本装置采用测频法，用单片机产生精确的测量定时中断，在0.5秒内对检测电路输出的脉冲串进行计数，最后算出传感器的信号频率。为了提高精度，在检测电路中还加了一级倍频电路，使送给单片机的脉冲串频率加倍。
本装置主要由手持式智能测频仪、通信电缆和PC计算机组成。参见图1，该仪器包括一个塑料外壳、电池、液晶显示屏和一块电路板。面板上设有电源开关1、测量键2、物理量键3、巡回测量键4、确定键5、上翻键6、前翻键7、后翻键8、下翻键9、工作状态显示10、测量点序号显示11、测量值显示12、测量批次显示13、传感器编号显示14，除了面板上的8个独立按键外，还有三个组合按键●清零键＝左翻键+上翻键●显示键＝上翻键+下翻键●通信键＝上翻键+确定键参见图2，面板顶部设有单点测量电缆插座15、巡回测量电缆插座16、通信电缆插座17。
参见图3，包括单片机，单片机上连有激振电路和检测电路，激振电路和检测电路与传感器连接，单片机并分别与数据存储器、控制键盘和显示屏连接，单片机通过通信电路与PC机连接。其工作流程为①传感器参数的输入用通信电缆将测频仪和PC机的串口连接起来，通过测频仪的控制键盘发出通信指令，单片机进入通信状态；接收键盘键入的传感器参数并以文件形式储存起来；点击“发送”按钮，将传感器的参数传入测频仪，测频仪将数据存入存储器，完成传感器参数的输入功能。
②传感器频率的测量将测量电缆接到传感器上，按下测频仪上的“测量”键，单片机控制激振电路产生高压脉冲将传感器钢弦激振，钢弦的振动信号经检测电路检测、放大及整形送给单片机，单片机对振动信号进行频率计算并将频率数据存入数据存储器同时在显示屏上显示出来，完成测量功能。
③物理量的计算与显示按下测频仪的“物理量”键，单片机将当前传感器的频率测量值和固化在其内部的参数代入相应的计算公式计算出物理量并送显示屏显示，完成物理量显示功能。
④数据的传输与处理测频仪完成测量任务后，可使其进入通信状态(同①)，点击“接收”按钮，就可将测频仪中的测量数据(频率值)传送给PC机，PC机将接收到的数据存入相应的文件(也就是第①步存有传感器参数的文件)，然后将测量数据和传感器参数代入相应的公式计算出物理量，并以表格的形式显示出来，同时可以绘制曲线图并通过打印机输出，完成数据处理功能。
参见图4，包括激振电路18和检测电路19，激振电路18和检测电路19与传感器连接，为了提高精度，在检测电路19中还加了一级倍频电路，使送给单片机的脉冲串频率加倍。检测电路19将振荡信号进行放大、整流并整形变成频率为原信号二倍的脉冲串信号。激振电路18主要由U5B、Q1、T1、D1、D2、C8、C9、SCR组成。从U1的16脚输出的脉冲信号经U5B反相整形、Q1驱动、T1升压、D1、D2、C8、C9的倍压，最后由SCR控制输出。检测电路19主要由U4A、U4B、U4C、U5C、U5D、U5A组成。被测信号从J7进入，经C15、R17、R16、C14到U4A。经U4A、U4B、U4C的滤波放大，送入U5C、U5D、U5A进行分频和整形，最后送入U1的15脚，完成信号检测。
参见图5，单片机主程序�？橐来伟ú饬磕？�、计算�？�、巡回�？椤⑸戏？�、下翻�？�、前翻�？�、后翻模块、显示模清零�？�、通信�？�。
实际使用时，按以下步骤进行操作1.开机●装上4节普通5号电池，然后按下电源开关，则会听到一声蜂鸣音，屏幕上会出现测试图。此时，只有两个键可用，一个是“测量键”，另一个是“清零键”。
●按下“测量键”，则进入正常测量状态，屏幕显示测量界面。此时，除了“清零键”之外，其余键均可用。
●若要对存储器清零，则在开机后，按下“清零键”，待“Q”闪动时，按下“确定键”即可进行清零。清零完毕后，屏幕显示“QT”。此时，按下“测量键”即可进入正常测量状态。
2.单点测量●将单点测量电缆插入单点测量电缆插座15。
●用电缆上的两个鳄鱼夹分别夹住待测传感器的两根输出线。
●按下测频仪的电源开关。
●按左、右键可选择测量点序号，按上、下键可选择测量批次。
●选定测量点序号和测量批次后，按测量键。
●约1秒后，屏幕上显示出测量结果，提示符T闪烁并伴有蜂鸣声。
●按下确定键，存入本次测量结果，仪器自动进入下一格测量点的测量状态，单点测量结束。
●若要对某点重新测量，可用左、右键选到待测点重新测量，原结果被新结果自动覆盖。
3.自动巡回测量●将巡回测量电缆的9针D型插头(孔头)插入测频仪“巡回测量电缆插座16”中，将电缆的另一头(针头)插入分线盒对应的插座中。
●将待测传感器的插头分别插入分线盒的插座中。
●按下电源开关。
●按上翻、下翻键选择测量批次。
●按下巡回键，屏幕上测量点序号自动从1到64循环变化。
●当序号变到欲测量的点数时，按下确定键，序号停止变化。
●按下测量键，仪器自动测量插入分线盒中所选定的那些传感器的频率并保存，测量完后，回到第一点，并显示其结果。
●若按下确定键选测量点数时选错了，可再按一次巡回键回到初始状态。
4.清存储器●按下清零键，屏幕上出现闪烁的Q提示符并伴有蜂鸣声。
●按下确定键，Q停止闪烁，蜂鸣声也停止，约6秒后，提示符回到T，清除操作结束。
●若按下清零键后又不想进行清零操作，则不要再按任何键，Q闪烁约10秒后自动回到初始状态，解除清零操作。
5.查看测量结果●按右翻键可向后查看某一个测量点的测量结果，按左翻键可向前查看。按上翻、下翻键可查看某一次的测量结果。
6.查看传感器参数●用左翻、右翻键选定一传感器，然后按下显示键(同时上翻键和下翻键)，屏幕上依次出现该传感器的型号代码、K值、A值和初频。每个参数显示约3秒。显示完毕自动返回测量状态。
比如，一个JXW型传感器，其编号为9054、K值为0.00003099、A值为225、初频为2326。则按下显示键后，屏幕上依次显示101、309.9、225、2326。注意显示的K值是经过扩大后的值，真实的值要乘以0.0000001。
7.物理量值的显示●用左翻、右翻键选定一传感器，用上键和下翻键选定一批次，此时显示屏上应显示出测量值。按下物理量键，显示屏上的测量值变为对应的物理量值，约5秒后自动返回测量值。
●因为有的传感器既可测压力又可测拉力，所以显示时，用P表示压力，QP表示拉力。
8.通信数据发送●将通信电缆分别插入计算机的“串口插座”和测频仪的“通信电缆插座”。
●打开计算机电源开关。
●在计算机上运行“钢弦式智能测频仪数据传输装置”软件。
●用鼠标点击“新建文件”按钮。
●在EXCEL表格中键入各传感器的参数。
●起文件名并存盘。
●关闭EXCEL表格。
●在路径和文件选择框中选出刚才新建的文件。
●打开测频仪的电源开关。
●按测量键进入测量状态。
●按通信键，屏幕上只有字符T闪动并伴有蜂鸣声，这就进入了通信状态。
●用鼠标点击“数据发送”按钮。
●几秒后，屏幕上出现“发送成功”。同时，测频仪发出短促的两声蜂鸣，并返回测量状态。通信结束。
●数据发送结束。
数据接收●将通信电缆分别插入计算机的“串口插座”和测频仪的“通信电缆插座”。
●打开计算机电源开关。
●在计算机上运行“数据通信装置”软件。
●打开欲接收数据的文件(在数据发送时存盘的只有传感器参数的数据文件)。
●确认文件中的传感器与测频仪中的传感器一致(编号一致)。
●打开测频仪的电源开关。
●用鼠标点击“数据接收”按钮。
●几秒后，屏幕上出现“接收成功”。
●同时，“数据接收”键改变为“写入表格”键。
写入表格●用鼠标点击“写入表格”按钮。接收的数据将自动写入打开的EXCEL表格中。
退出装置●用鼠标点击“退出装置”按钮。数据将自动存盘并关闭EXCEL表格。
权利要求1.一种钢弦式传感器智能测频装置，其特征在于包括手持式测频仪，手持式测频仪通过通信电缆与计算机连接，手持式测频仪包括单片机，单片机上接有激振电路和检测电路，单片机并分别与数据存储器、控制键盘和显示屏连接。
2.根据权利要求1所述的钢弦式传感器智能测频装置，其特征在于激振电路18由U5B、Q1、T1、D1、D2、C8、C9、SCR组成，从U1的16脚输出的脉冲信号经U5B反相整形、Q1驱动、T1升压、D1、D2、C8、C9的倍压，最后由SCR控制输出，检测电路19由U4A、U4B、U4C、U5C、U5D、U5A组成，被测信号从J7进入，经C15、R17、R16、C14到U4A，经U4A、U4B、U4C的滤波放大，送入U5C、U5D、U5A进行分频和整形，最后送入U1的15脚，完成信号检测。
3.根据权利要求2所述的钢弦式传感器智能测频装置，其特征在于所述单片机内部固化�？橐来伟ú饬磕？椤⒓扑隳？�、巡回�？�、上翻�？�、下翻�？�、前翻�？椤⒑蠓？椤⑾允灸Ｇ辶隳？�、通信�？�。
专利摘要本实用新型涉及一种钢弦式传感器智能测频装置，其采用微电脑测频，测量结果准确，能将各测量值所对应的物理量计算并显示出来或以报表形式打印输出，大大减轻了测量振弦式传感器输出频率的工作强度，有效提高了测量工作效率。本实用新型包括手持式测频仪，手持式测频仪通过通信电缆与计算机连接，手持式测频仪包括单片机，单片机上接有激振电路和检测电路，单片机并分别与数据存储器、控制键盘和显示屏连接。单片机内部固化程序包括测量�？�、计算�？�、巡回�？�、上翻�？椤⑾路？�、前翻�？椤⒑蠓？椤⑾允灸Ｇ辶隳？椤⑼ㄐ拍？�。
文档编号G01H13/00GK2743808SQ0326262
公开日2005年11月30日 申请日期2003年8月15日 优先权日2003年8月15日
发明者张卫钢, 陈建勋, 张殿成, 张凤梅, 顾安全 申请人:张卫钢, 张殿成
专业数控铣床产品供应商
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