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用于測量振動物體頻率的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】用于測量振弦測量儀中的弦的頻率的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)可以包括信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生頻率與弦振動的頻率相匹配的信號；和激勵單元，用于激勵弦以增加弦振動的振幅。所述激勵單元可以利用所述信號激勵弦。所述系統(tǒng)可以進一步包括信號門，該信號門用于控制何時將所述信號發(fā)送到所述激勵單元。
【專利說明】用于測量振動物體頻率的系統(tǒng)和方法
【背景技術(shù)】【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及傳感器。更具體地，本發(fā)明的實施方案涉及振弦測量儀。
[0002]相關(guān)技術(shù)
[0003]振弦測量儀廣泛地用于各種應(yīng)用中，包括在包含建筑物、橋梁、壩、樁、隧道襯砌、管道、錨等在內(nèi)的許多建筑項目中測量各種性能和力的大小。該測量儀已經(jīng)適于監(jiān)測應(yīng)力、應(yīng)變、撓度、壓力、位移、液位、角運動和溫度。雖然進步的技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生了其它類型的傳感器，但是由于該傳感器的長期可靠性，振弦測量儀經(jīng)常被認為是用在許多裝置中的最佳傳感器。
[0004]振弦測量儀通常基于振弦原理工作，該原理規(guī)定，當(dāng)弦被撥動時以其共振頻率振動。共振頻率由下式確定:
【權(quán)利要求】
1.一種用于測量振弦測量儀中的弦的頻率的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生頻率與所述弦的頻率相匹配的信號； 激勵單元，用于激勵所述弦以增加所述弦的振幅，所述激勵單元利用所述信號激勵所述弦；和 信號門，用于控制何時將所述信號發(fā)送到所述激勵單元。
2.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號產(chǎn)生為具有與所述弦的相位相匹配的相位。
3.權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括用于確定所述弦的頻率和相位的頻率測定儀。
4.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括數(shù)據(jù)控制器，用于從所述頻率測定儀接收和存儲所述弦的頻率，并指示所述信號門向所述激勵單元發(fā)送所述信號。
5.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號發(fā)生器控制所述信號的振幅，并且由此控制所述弦的振幅。
6.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號門在所述信號的周期期間的任意時刻向所述激勵單元發(fā)送所述信號。
7.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號門控制被發(fā)送到所述激勵單元的信號的周期的數(shù)目，并且由此控制所述弦的振幅。
8.權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號門間歇地向所述激勵單元發(fā)送所述信號，但是具有足夠的再發(fā)生以維持所述弦的持續(xù)振動。
9.權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，還包括檢測單元，用于檢測所述弦的運動并向所述頻率測定儀發(fā)送檢測信號。
10.權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述信號門交替地進行向所述頻率測定儀發(fā)送所述檢測信號和向所述激勵單元發(fā)送所述信號兩者。
11.權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測單元和所述激勵單元都包含線圈，其中，檢測單元線圈和激勵單元線圈是相同的線圈。
12.一種用于激勵振弦測量儀中的振弦的激勵系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生與所述振弦的頻率和相位相匹配的激勵信號； 激勵單元，用于當(dāng)所述弦振動時在所述振弦的周期期間的任意時刻激勵所述振弦，所述激勵單元利用所述激勵信號激勵所述振弦，其中，激勵所述振弦使所述振弦的振幅增加，同時保持所述振弦的頻率和相位；和 信號門，用于控制來自所述信號發(fā)生器的激勵信號向所述激勵單元的轉(zhuǎn)發(fā)，其中，所述信號門間歇地轉(zhuǎn)發(fā)所述激勵信號，但是有足夠的再發(fā)生以維持所述弦的持續(xù)振動。
13.權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述激勵單元包含線圈，其中，所述線圈利用所述激勵信號來激勵所述振弦并且檢測所述弦的振動。
14.權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述信號門交替地進行從所述激勵單元向所述線圈轉(zhuǎn)發(fā)激勵信號和轉(zhuǎn)發(fā)來自所述線圈的振動檢測信號兩者，其中，所述振動檢測信號用于計算所述弦的頻率。
15.一種用于控制多個振弦測量儀的振動的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 如權(quán)利要求12中所記載的多個激勵系統(tǒng)；和 數(shù)據(jù)控制器，其連接到所述多個激勵系統(tǒng)的每一個的信號門，其中，所述數(shù)據(jù)控制器向信號門中的每一個發(fā)送時間同步的激勵信號，以控制所述激勵信號向每個所述激勵系統(tǒng)的激勵單元的傳遞。
16.一種用于在包括振弦測量儀的系統(tǒng)中增加振弦的振幅的方法，所述方法包括: 計算所述弦的頻率； 產(chǎn)生頻率與所述弦的頻率相匹配的激勵信號； 利用所述激勵信號激勵所述弦以增加所述弦的振幅；和 選通所述激勵信號，以在選通信號未被接收時阻止所述激勵信號激勵所述弦。
17.權(quán)利要求16所述的方法，還包括計算所述弦的相位，其中，所述激勵信號產(chǎn)生為具有與所述弦的相位匹配的相位。
18.權(quán)利要求16所述的方法，其中，在所述弦振動時激勵所述弦。
19.權(quán)利要求18所述的方法，其中，在所述弦的周期期間的任意時刻激勵所述弦。
20.權(quán)利要求19所述的方法，其中，在所述選通信號被接收之后，所述弦被激勵預(yù)定數(shù)目的弦的周期。
21.權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述選通信號被間歇地接收以使得能夠在接收選通信號之間檢測所述弦的運動。
22.權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述選通信號通常被接收為足以維持所述弦的持續(xù)振動。
【文檔編號】G01H13/00GK103998905SQ201280056542
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月17日
【發(fā)明者】拉里·尤金·雅各布森, 斯科特·史蒂文·科爾內(nèi)森 申請人:坎貝爾科學(xué)股份有限公司