振弦式傳感器信號采集儀的研制.pdf

1、改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，各項工程建設(shè)取得了令人矚目的巨大成就。但為了保障基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)快速發(fā)展的同時，也能保障安全生產(chǎn)，需要不斷改進(jìn)和完善工程領(lǐng)域內(nèi)的安全監(jiān)測技術(shù)。目前工程中主要應(yīng)用振弦式傳感器來對壓力、應(yīng)力、滲壓、沉降、拉力等關(guān)系到系統(tǒng)安全的相關(guān)物理量進(jìn)行測量。振弦式傳感器信號采集儀主要用來采集振弦式傳感器的輸出信號，是促進(jìn)工程建設(shè)領(lǐng)域安全生產(chǎn)的有力保障。本文研制了一種采用STM32單片機(jī)的新型振弦傳感器信號采集儀，該采集儀不

2、僅能直接實時查詢采集數(shù)據(jù)，并能與計算機(jī)通信，實現(xiàn)對各個監(jiān)控點的實時有效監(jiān)測。
　　本文改進(jìn)了傳感器的激勵電路的電路結(jié)構(gòu)，結(jié)合軟件程序?qū)崿F(xiàn)了反饋式掃頻激振，降低了電路的復(fù)雜度和電路體積。在頻率測量方面，充分利用STM32片上資源，實現(xiàn)了等精度測頻，提高了頻率信號的測量精度。在電路設(shè)計方面，設(shè)計了小信號的拾取放大電路。該電路包含帶通濾波電路，濾除了噪聲干擾，提高了信號的測量精度。
　　振弦信號采集儀主要由兩大部分組成:主控模塊和

3、測量模塊。主控模塊的作用是設(shè)置傳感器的采集參數(shù)，并向測量模塊發(fā)出傳感器的采集命令。測量模塊的作用是測量傳感器的輸出信號，并將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給主控模塊。主控模塊硬件部分包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源電路、電壓監(jiān)控電路、鍵盤電路、RS-485電路、數(shù)據(jù)存儲電路、時鐘復(fù)位電路等。測量模塊硬件部分包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源電路、自收發(fā)RS-485電路、AD轉(zhuǎn)換電路、隔離激振電路、拾振電路等。軟件部分主要介紹了主控模塊的操作流程、發(fā)送采集命令程序、系統(tǒng)電壓

4、監(jiān)測程序、SD卡監(jiān)測程序、測量模塊死機(jī)修復(fù)程序以及存儲數(shù)據(jù)文件程序等。測量模塊軟件部分介紹了模塊初始化程序、自適應(yīng)激振程序、等精度測頻程序等。本文還著重介紹了自定義的RS-485通信協(xié)議，該通信協(xié)議可以實現(xiàn)主控模塊與4個測量模塊的可靠通信。
　　最后本文給出了利用Pspice軟件對系統(tǒng)模擬電路的仿真。軟件仿真可以提高電路設(shè)計的可靠性，并充分驗證電路的參數(shù)，確保電路設(shè)計的準(zhǔn)確可靠。本文還給出了測試儀采集振弦滲壓計的測量數(shù)據(jù)，根據(jù)對測