本實(shí)用新型涉及傳感器，尤其涉及內(nèi)部需要配備功能電路及數(shù)據(jù)傳送引出線的傳感器，如振弦傳感器。

背景技術(shù)：

振弦式傳感器因結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定、可靠、受溫度影響小、測值可靠、適于長期觀測等諸多技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用，尤其在土木工程監(jiān)測中完成壓力、應(yīng)力等測量方面，更是不可缺少。但因產(chǎn)品類型不同、制造工藝和結(jié)構(gòu)差異，導(dǎo)致每個振弦式傳感器的參數(shù)離散性很大，因此每一只振弦式傳感器出廠時均配有編號和自身特定的標(biāo)定參數(shù)，只有將測量頻率值和其標(biāo)定參數(shù)共同代入數(shù)學(xué)運(yùn)算模型中換算，才能得到反映準(zhǔn)確的物理量值。所以各振弦式傳感器的標(biāo)定參數(shù)不能相互替代、不能混淆。

振弦傳感器的這一特性給實(shí)際檢測操作帶來了諸多不便，每只振弦傳感器的編號，既是操作人員查找對應(yīng)標(biāo)定參數(shù)的依據(jù)，還是工程中現(xiàn)場安裝位置的標(biāo)志，整項(xiàng)工程中需要埋置幾十個、幾百個、甚至更多的振弦傳感器，安裝作業(yè)中一旦出現(xiàn)混淆、損壞、丟失，將直接造成無法通過換算獲得準(zhǔn)確物理量值，也無法確定測量值所在位置，只能棄用，浪費(fèi)量大。

為解決上述技術(shù)問題，技術(shù)人員們采用振弦傳感器內(nèi)固化本身標(biāo)定參數(shù)來解決上述技術(shù)問題，如專利技術(shù)CN1912856A。但伴隨而來的技術(shù)問題是：振弦傳感器內(nèi)部功能電路的增加，也使傳感器的引出線纜只采用多芯線纜，而無法使用最為簡單的二芯線線纜，如上述專利公開技術(shù)中就采用了包括信號采集線、地線、電源線、時鐘線和數(shù)據(jù)線的五芯線引出線纜。

采用內(nèi)部存儲電路存放標(biāo)定參數(shù)的技術(shù)手段，固然能夠解決勘測技術(shù)人員尋找編號、查找對應(yīng)標(biāo)定參數(shù)等瑣碎操作的技術(shù)問題，卻沒有得到實(shí)際推廣應(yīng)用，糾其原因主要有兩方面：一是電路組成復(fù)雜、功耗大，影響測量；二是多芯線引出線纜不僅改變了線纜與外接測量設(shè)備連接方式，連接難度大大增加，而且多芯引出線纜使每只傳感器造價成本和現(xiàn)場安裝成本都會大幅度增加，而且數(shù)據(jù)傳輸距離也會因信號傳輸可靠性和穩(wěn)定性變差而受到極大的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于將標(biāo)定參數(shù)和編號固化于其振弦傳感器之中，同時具有與常規(guī)振弦傳感器一樣的最為簡單的二芯線引出線纜和與外接測量設(shè)備的連接結(jié)構(gòu)，通過二芯線完成傳感變送信號測量和本傳感器特性標(biāo)定參數(shù)讀取傳輸?shù)碾p重功能，從而完成一對一運(yùn)算、獲得準(zhǔn)確換算物理量值的二芯制線纜標(biāo)定內(nèi)儲振弦傳感器。

本實(shí)用新型提供的二芯制線纜標(biāo)定內(nèi)儲振弦傳感器技術(shù)方案，其主要技術(shù)內(nèi)容是：一種二芯制線纜標(biāo)定內(nèi)儲振弦傳感器，傳感器內(nèi)增設(shè)存儲部，存儲部的半波整流供電電路供電連接存儲單元，存儲部串聯(lián)開關(guān)電路構(gòu)成存儲部支路；單向電子開關(guān)與振弦傳感線圈串聯(lián)構(gòu)成傳感部支路，與存儲部支路極性相反并聯(lián)、連接二芯線引出線纜，存儲部支路的開關(guān)電路由被控開關(guān)和連接于半波整流供電電路供電端的觸發(fā)電路構(gòu)成，存儲單元的數(shù)據(jù)I/O線與半波整流供電電路的正極輸入端并聯(lián)，連接引出線纜的作為供電數(shù)據(jù)通訊線的一芯線上。

本實(shí)用新型的二芯制線纜標(biāo)定內(nèi)儲振弦傳感器技術(shù)方案，在實(shí)現(xiàn)傳感器內(nèi)固化存儲特征標(biāo)定參數(shù)和編號的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，真正實(shí)現(xiàn)了與常規(guī)二芯線線纜傳感器一致無二的引出線纜技術(shù)目的，電路組成簡單。本技術(shù)方案不關(guān)聯(lián)、不改變傳感器原有結(jié)構(gòu)，由原二芯線線纜完成包括傳感測量和標(biāo)定參數(shù)讀寫數(shù)據(jù)通訊的雙功能，互不影響、也互不干擾，與常規(guī)振弦傳感器產(chǎn)品具有相同的引出線纜結(jié)構(gòu)和外接結(jié)構(gòu)，也具有與常規(guī)振弦傳感器相同的信號傳輸可靠性和穩(wěn)定性，傳輸性能不變，產(chǎn)品性能與成本的優(yōu)化空間更大，易于廣泛推廣、應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的電路組成框圖。

圖2為一具體實(shí)施電路原理圖。

圖3和圖4分別為存儲單元的另兩實(shí)施例電路原理圖。

圖5和圖6分別為開關(guān)電路的另兩實(shí)施例電路原理圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的二芯制線纜標(biāo)定內(nèi)儲振弦傳感器，其傳感器內(nèi)部增設(shè)有存儲部，存儲部的半波整流供電電路供電連接存儲單元，與振弦傳感線圈L一起，僅由二芯線引出纜線連接外部測量設(shè)備。本傳感器內(nèi)的存儲單元被寫入傳感線圈的特征標(biāo)定參數(shù)和編號，外部測量設(shè)備由二芯線纜線一測量振弦傳感變送信號，二讀取存儲本傳感器特征標(biāo)定參數(shù)，再由數(shù)學(xué)換算模型運(yùn)算獲得相應(yīng)的壓力值KN、應(yīng)力值MPa、位移值mm、應(yīng)變uε等物理量。

本二芯制線纜標(biāo)定內(nèi)儲振弦傳感器，其存儲部的設(shè)置不關(guān)聯(lián)影響振弦傳感器本體XH的原有結(jié)構(gòu)，也即傳感線圈L的設(shè)置結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有傳感器結(jié)構(gòu)及今后改進(jìn)型傳感器無異，由振弦感應(yīng)傳感線圈L感應(yīng)產(chǎn)生變送頻率信號，傳感線圈L與作為單向電子開關(guān)K1的單向二極管D1的正極連接、串聯(lián)構(gòu)成傳感部支路，其中的單向二極管D1還可由其它單向?qū)娮硬考娲玳_關(guān)二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、檢波二極管、瞬態(tài)二極管等。存儲部的半波整流供電電路與開關(guān)電路K2串聯(lián)構(gòu)成存儲部支路，半波整流供電電路供電輸出連接存儲單元，前端設(shè)有由穩(wěn)壓二極管WD構(gòu)成的過壓保護(hù)電路BH，存儲單元的數(shù)據(jù)I/O線與半波整流供電電路的正極輸入端并聯(lián)于引出線纜的一芯線LineA上。傳感部支路與存儲部支路極性反向并聯(lián)，如圖2所示，傳感部支路的負(fù)極端與存儲部支路的正極端并聯(lián)至節(jié)點(diǎn)Dot 1，傳感部支路傳感線圈L一端與存儲部支路的負(fù)極端并聯(lián)至節(jié)點(diǎn)Dot3上，節(jié)點(diǎn)Dot1、Dot3分別作為引出線纜的二芯線LineA、LineB，連接外接測量設(shè)備。所述的二芯線為芯線一LineA和芯線二LineB，連接于節(jié)點(diǎn)Dot 1的芯線一LineA為供電數(shù)據(jù)通訊線，連接于節(jié)點(diǎn)Dot3的芯線二LineB為激勵測量線。外接測量設(shè)備按兩芯線各自功能設(shè)定的切換方法為：芯線二LineB接地，則芯線一LineA承擔(dān)供電數(shù)據(jù)通訊職能；芯線一LineA接地，則芯線二LineB承擔(dān)激勵及變送信號測量職能。存儲單元的數(shù)據(jù)I/O線與半波整流供電電路的正極輸入端并聯(lián)在為供電數(shù)據(jù)通訊線的芯線一LineA上。

所述的存儲單元可有多種實(shí)現(xiàn)構(gòu)成結(jié)構(gòu)，如采用一線式總線的EEPROM存儲器，如圖3所示，或存儲單元采用具有可擦除flash和EEPROM的嵌入式微控制器，如圖2所示，或采用圖1、圖4所示的外接存儲芯片MC的單片機(jī)MCU系統(tǒng)等等。

半波整流供電電路可有多種選擇結(jié)構(gòu)類型，在本實(shí)施例選用的是由整流二極管D2和充電電容C組成的常規(guī)電路。

所述的開關(guān)電路K2由被控開關(guān)和連接于半波整流供電電路供電端的觸發(fā)電路構(gòu)成。如圖2所示，其一實(shí)施例結(jié)構(gòu)是由可控硅SCR和可控硅SCR的控制極觸發(fā)電路構(gòu)成，二極管D3與可控硅SCR極性相反并聯(lián)，二極管D3極性與半波整流供電電路同向，可控硅SCR的控制極觸發(fā)電路為連接于半波整流供電電路供電端與地線間且極性與半波整流供電電路同向的單向二極管D4連接的電阻分壓電路R1、R2構(gòu)成，電阻分壓節(jié)點(diǎn)Dot5連接至可控硅SCR控制極。所述的可控硅SCR還可由雙向可控硅替代，如圖5所示。所述的開關(guān)電路K2的另一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)，如圖6所示，由繼電器J構(gòu)成，繼電器線圈連接于半波整流供電電路供電端與地線間，繼電器開關(guān)Kj串聯(lián)于芯線LineB與半波整流供電電路的地線Vss之間。

其工作過程是：

1、測量傳感變送信號：外接測量設(shè)備按傳感器測量工作方式輸出規(guī)制信號：芯線一LineA接地，由芯線二LineB為激勵測量線。此時，單向電子開關(guān)K1導(dǎo)通，存儲部支路中的半波整流供電電路與傳感部支路極性相反，開關(guān)電路K2截止而使存儲部支路與傳感部支路隔離；外接測量設(shè)備經(jīng)作為激勵測量線的芯線二LineB由已獨(dú)立工作的傳感部支路構(gòu)成測量回路，激勵和測量振弦傳感器的頻率變送電信號，其工作原理與常規(guī)振弦傳感器工作原理相同;

2、供電數(shù)據(jù)通訊傳送：外接測量設(shè)備按供電數(shù)據(jù)通訊工作輸出規(guī)制信號：芯線二LineB接地，由芯線一LineA為供電數(shù)據(jù)通訊線。此時，單向電子開關(guān)K1截止，使傳感部支路脫離工作；存儲部支路為開通狀態(tài)，外接測量設(shè)備由作為供電數(shù)據(jù)通訊線的芯線一LineA和芯線二LineB與存儲部支路構(gòu)成供電數(shù)據(jù)通訊回路，芯線一LineA加載至半波整流供電電路，一路連接存儲單元的I/O總線，作為數(shù)據(jù)通訊線，用于寫入、讀出存儲單元內(nèi)存儲的本傳感器標(biāo)定參數(shù)，另還作為外接供電線路供電給連接的半波整流供電電路，為一纜雙能。當(dāng)芯線一LineA呈高電平，整流二極管D2和開關(guān)電路K2的二極管D3導(dǎo)通，向半波整流供電電路的充電電容C充電，當(dāng)芯線一LineA呈低電平，整流二極管D2和開關(guān)電路K2的二極管D3截止，將半波整流供電電路的供電狀態(tài)與芯線一LineA作為數(shù)據(jù)通訊線時的數(shù)據(jù)通訊狀態(tài)相隔離，此時由充電電容C存儲的電壓為存儲單元供電，同時可控硅SCR由控制極觸發(fā)電路觸發(fā)呈待導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)存儲單元向外接測量設(shè)備輸出數(shù)據(jù)在LineA呈高電平時，可控硅SCR導(dǎo)通，維持內(nèi)部存儲單元的接地回路需要，外接測量設(shè)備數(shù)據(jù)通訊，讀取本傳感器內(nèi)固化的標(biāo)定參數(shù)，用于由數(shù)學(xué)換算模型運(yùn)算獲得壓力值KN、應(yīng)力值MPa、位移值mm、應(yīng)變uε等物理量。