[发明专利]一种振动信号的完整采集方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于振动信号采集技术领域，具体涉及一种振动信号的完整采集方法及系统。

背景技术

振动信号采集系统已广泛应用于多种应用领域，例如，可应用于桥梁等结构健康无损检测领域，通过对采集到的振动信号进行分析，可获得结构质量状态信息，如，估计混凝土构件强度、确定裂缝和断裂程度以及可能发生的质量恶化程度等。

以对桥墩进行无损检测为例，现有振动信号采集系统主要包括振动传感器与振动采集仪，其主要工作过程为：在桥墩的端部布置振动传感器，振动传感器的输出端与振动采集仪连接，振动采集仪预设置采样时间长度以及触发信号幅值；然后，启动振动传感器与振动采集仪，振动传感器实时将采集到的振动信号传输给振动采集仪，振动采集仪对接收到的每个振动信号幅值进行判断，如果所接收到的振动信号幅值小于触发信号幅值，则舍弃该振动信号，如果当某一振动信号幅值大于等于触发信号幅值时，则该振动信号即为触发信号，将接收到触发信号的时刻记为初始采样时间点，初始采样时间点也称为起振点；设初始采样时间点t＝0；然后，从初始采样时间点开始，将后续接收到的每个振动信号均存储，直到从初始采样时间点开始的采样时间长度达到预设置采样时间长度时，停止测量。假设预设置采样时间长度为10.2秒，则可得到图1所示的振动信号采集波形示意图。

结合图1，将初始采样时间点t＝0接收到的第1个振动波信号记为起振点信号，即图1中的振动波Z，其为不完整振动波形，丢失了前端的部分波形，而由于起振点信号也常常包含与结构健康状态密切相关的信息，因此，现有技术中，为解决起振点信号波形不完整的问题，普遍采用以下两种措施：措施一，通过一些数字信号处理技术，实现对振动信号起振点丢失部分的“复原”。该种方式存在的主要问题为：复原后得到的波形仅为理论上推测出的波形，与实际波形之间仍然会存在差异，因此，无法适用于需要对振动信号进行精密分析的应用领域。措施二，在原有采样系统上，额外增加传感器和驱动电路，将振动信号进行延迟，当振动采集仪的采样过程被触发后，再将振动信号输入到振动采集仪并存储。但是，随着振动信号带宽的不断提高，该种方法对振动信号的劣化也越来越严重，降低了振动信号的质量。此外，额外增加传感器和驱动电路，也增加了采样系统的设计复杂度以及采样成本，具有较大的使用局限性。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种振动信号的完整采集方法及系统，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种振动信号的完整采集方法，应用于由振动传感器和振动采集仪组成的系统中；所述振动信号的完整采集方法包括以下步骤：

S1，所述振动采集仪预设置初始参数值，所述初始参数值包括采样时间长度T、可临时存储采样数据的上限值N、触发信号幅值M以及触发前可用数据长度L1；

S2，所述振动采集仪和所述振动传感器上电启动后，从t＝0开始，所述振动传感器实时采集振动信号，并将采集到的振动信号实时传输给所述振动采集仪；

S3，所述振动采集仪对所接收到的每个所述振动信号进行分析，获得所述振动信号的幅值M1；

然后，判断M1是否大于等于M，如果M1大于等于M，则所述振动信号即为触发信号，设接收到所述触发信号的时间点为t1，则：所述振动采集仪将从t1时间点至T时间点内接收到的所有振动信号，按各振动信号接收时间的先后顺序，依次存储到非临时存储区域；

如果M1小于M，则所述振动采集仪判断临时存储区域当前所存储的采样数据的数量是否达到上限值N，如果未达到上限值N，则将当前接收到的所述振动信号存储到所述临时存储区域，且位于所述临时存储区域已存储的采样数据的后面位置，即：所述临时存储区域按采样时间的先后顺序，对所存储的采样数据进行排序存储；如果已达到上限值N，则删除所述临时存储区域中排序最靠前的一个采样数据，然后，将当前接收到的所述振动信号存储到所述临时存储区域，且位于所述临时存储区域已存储的采样数据的后面位置；

S4，当达到采样时间长度T后，数据采集过程结束；将从所述临时存储区域中读取的排序最靠后的长度为L1的采样数据以及从所述非临时存储区域读取的所有采样数据相结合，即得到完整的振动信号。

本发明还提供一种振动信号的完整采集系统，包括振动传感器和振动采集仪；

所述振动传感器用于从t＝0开始实时采集振动信号，并将采集到的振动信号实时传输给所述振动采集仪；

所述振动采集仪包括：