[发明专利]一种带有温度检测的两线制振弦传感器及其工作方法

说明书

本发明公开了一种带有温度检测的两线制振弦传感器及其工作方法，利用读数仪向整个传感器施加直流电阻测量信号，且分别施加两次相反的测量电压，根据两次测量的电阻值变化判断热敏电阻的接入方式；利用读数仪向传感器施加测频信号，使钢弦共振并采集返回的信号，计算出钢弦自振频率值；利用热敏电阻串联模式或热敏电阻并联模式测得热敏电阻的实时阻值；根据热敏电阻的实时阻值与实时温度的转化公式，计算当前的实时温度；根据应变校正公式消除环境温度对频率测量的影响，并计算钢弦当前的应变值；本发明通过向振弦传感器内部线圈串联热敏电阻实现了两线制测频测温功能，同时有效排除了线圈电阻、测量线缆电阻随环境温度变化而变化的影响。

技术领域

本发明涉及振弦传感器技术领域，具体涉及一种带有温度检测的两线制振弦传感器及其工作方法。

背景技术

振弦式传感器也叫做钢弦式传感器，是目前国内外普遍重视和广泛应用的一种非电量电测的传感器。钢弦式传感器具有结构简单、坚固耐用、抗干扰能力强(近距离)、测值可靠、精度与分辨力高和稳定性好等优点；其输出为频率信号(一般为mV级正弦波)，广泛应用于岩土、混凝土、钢结构工程测试中。

钢弦和制作振弦传感器的材料均会受到温度变化的影响而产生胀缩，故此温度变化会影响到钢弦的频率，而钢弦的振动频率会受到环境温度的影响，必须加以屏蔽消除，否则会严重降低传感器测量精度。

但是现有的振弦传感器还存在的缺陷如下：

(1)利用热敏电阻NTC监测实时温度，热敏电阻NTC和振弦传感器本身的数据引出线大多为三线制或者四线制，由于在振弦传感器的应用过程中，每个传感器的线缆长度一般为几十米甚至数百米，线缆往往占整个传感器成本的30％～70％；

(2)在不明确热敏电阻的连接方式时，热敏电阻的计算方式容易出现错误。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有温度检测的两线制振弦传感器及其工作方法，以解决现有技术中带有温度检测功能的三线制或者四线制振弦传感器的线缆成本高，在不明确热敏电阻的连接方式时，热敏电阻的计算方式容易出现错误的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种带有温度检测的两线制振弦传感器，包括两端被固定的钢弦以及靠近所述钢弦设置的激励应答线圈，所述激励应答线圈通过线缆连接有读数仪，所述激励应答线圈与读数仪连接的所述线缆上电性连接有一个用于监测环境温度的热敏电阻NTC。

作为本发明的一种优选方案，所述热敏电阻NTC串联在所述激励应答线圈与读数仪连接的所述线缆上，所述热敏电阻NTC的两端并联有电容，所述激励应答线圈与所述电容所在的线路形成LC电路，所述热敏电阻NTC选择正温度系数热敏电阻NTC或负温度系数热敏电阻NTC的任一个，所述正温度系数热敏电阻NTC的电阻值随着温度的增大而增大，所述负温度系数热敏电阻NTC的的电阻值随着温度的增大而减小。

作为本发明的一种优选方案，所述热敏电阻NTC的两端并列在所述激励应答线圈与读数仪连接的所述线缆上，且所述线缆与所述读数仪的连接端分为A端点和B端点。

作为本发明的一种优选方案，所述激励应答线圈所在的线路并联有二极管D1，所述热敏电阻NTC所在的线路并联有二极管D2，且所述二极管D1和二极管D2的安装方向相反；

所述热敏电阻NTC所在的线路连接有用于测量测线电阻的PMOS管，且所述PMOS管串联有稳压电阻R0，所述PMOS管和所述稳压电阻R0的引出端分别与所述热敏电阻NTC和所述二极管D2的引出端并联；

所述热敏电阻NTC与所述二极管D2之间设有参考电压芯片，且所述参考电压芯片产生的电压为VREF，所述PMOS管的开关电压为VGS。