專利名稱：基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振動(dòng)測試裝置，特別是一種基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置。
背景技術(shù)：
中國專利CN100437050C本發(fā)明公開了 一種分布式光纖振動(dòng)傳感器，其由信號(hào)處理電路、傳感光纜、超窄線寬激光器、兩個(gè)探測器、三個(gè)消偏器、四個(gè)耦合器、四個(gè)波分復(fù)用器、超輻射發(fā)光二極管、起偏器和相位調(diào)制器組成；其中構(gòu)成的薩格奈克干涉儀和馬赫一澤德干涉儀，通過第一波分復(fù)用器與第三波分復(fù)用器共用第一敏感光纖LB，第二波分復(fù)用器與第四波分復(fù)用器共用第二敏感光纖LC形成了混合干涉儀，其傳感器采用薩格奈克/馬赫一澤德混合干涉儀光路進(jìn)行振動(dòng)傳感，并且采用幅度對(duì)比進(jìn)行振動(dòng)定位；其采用消偏技術(shù)，在光源出射端和光纖環(huán)中加入洛埃特消偏器，穩(wěn)定了薩格奈克干涉儀光路中的干涉輸出，提高了傳感器輸出信息的檢測精度。但其只適應(yīng)于普通環(huán)境下的振動(dòng)源的檢測傳感，當(dāng)在強(qiáng)輻射環(huán)境條件下，其檢測精度很低，達(dá)不到傳感效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置，其可以適應(yīng)有強(qiáng)烈核輻射環(huán)境下的振動(dòng)傳感，以提高強(qiáng)輻射環(huán)境振動(dòng)信號(hào)采集的精確性。本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置，其包括振動(dòng)臺(tái)、振動(dòng)變送器、信號(hào)預(yù)處理器和符合法信號(hào)處理裝置；振動(dòng)變送器為兩個(gè)以上(包括兩個(gè)的情形)，振動(dòng)變送器為可以把振動(dòng)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的裝置；兩個(gè)以上(包括兩個(gè)的情形)振動(dòng)變送器均安裝在振動(dòng)臺(tái)上，振動(dòng)臺(tái)可以使振動(dòng)源產(chǎn)生的振動(dòng)同步傳遞給各變送器，以使得各振動(dòng)變送器采集到振動(dòng)源的振動(dòng)信號(hào)保持一致；信號(hào)預(yù)處理器為多通道可增益放大器，即信號(hào)預(yù)處理器具有多路噪聲處理通道，其通道數(shù)大于或等于振動(dòng)變送器的個(gè)數(shù)，每個(gè)振動(dòng)變送器分別通過抗輻射屏蔽電纜與信號(hào)預(yù)處理器的一路噪聲處理通道相連接，抗輻射屏蔽電纜具有較好的抗輻射性能，并且能夠屏蔽掉外界電磁干擾所引入的噪聲；信號(hào)預(yù)處理器通過電纜、采集卡與符合法信號(hào)處理裝置相連接，采集卡可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換；符合法信號(hào)處理裝置包括數(shù)字處理裝置和符合法信號(hào)還原模塊，數(shù)字處理裝置能進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，符合法信號(hào)還原模塊置于數(shù)字處理裝置中，符合法信號(hào)還原模塊可進(jìn)行符合法信號(hào)還原操作，即符合法信號(hào)還原模塊可對(duì)兩路以上的振動(dòng)信號(hào)通過組合方式得到多對(duì)振動(dòng)信號(hào)，并分別對(duì)每對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性建模，以剔除輻射干擾信號(hào)，還原出一條干擾前的振動(dòng)信號(hào)，再將所有這些還原出的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行綜合處理，得到很更精確的輻射干擾前的振動(dòng)信號(hào)。本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述的符合法信號(hào)還原模塊包括信號(hào)組合模塊、相關(guān)法噪音剔除模塊和信號(hào)綜合模塊；信號(hào)組合模塊可對(duì)兩路以上的振動(dòng)信號(hào)通過組合方式得到多對(duì)振動(dòng)信號(hào)；相關(guān)法噪音剔除模塊可以分別對(duì)信號(hào)組合模塊所得到的每對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性建模，運(yùn)算后可得到干擾前的振動(dòng)信號(hào)，即可剔除輻射干擾信號(hào)，還原出擾前的振動(dòng)信號(hào)；信號(hào)綜合模塊可以將經(jīng)過相關(guān)法噪音剔除模塊處理后得到的各組干擾前的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行取平均，得到更精確的振動(dòng)信號(hào)。本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述的振動(dòng)變送器為兩個(gè)或三個(gè)，振動(dòng)變送器為可以將振幅物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電流信號(hào)的裝置；振動(dòng)變送器具有耐輻射性能。本發(fā)明再進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述的信號(hào)預(yù)處理器的每路噪聲處理通道的電路為雙運(yùn)放構(gòu)成的兩級(jí)電壓放大電路，其運(yùn)放模塊為NE5532。本發(fā)明還進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述的采集卡32為NI PC1-6280模塊。本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述的數(shù)字處理裝置為能進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的計(jì)算機(jī)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn):
1.強(qiáng)輻射環(huán)境下振動(dòng)變送器受到由輻射所引入的噪聲是隨機(jī)分布的，同一時(shí)刻不同振動(dòng)變送器由于輻射所引入的噪聲相同的概率很小，本發(fā)明通過信息符合的方式處理振動(dòng)變送器采集到的信號(hào)對(duì)，基于相關(guān)算法對(duì)每對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行符合處理，消除或減弱振動(dòng)變送器和信號(hào)傳輸電纜在強(qiáng)福射環(huán)境下引入的噪聲，輸出有效的振動(dòng)信號(hào)，提高強(qiáng)福射環(huán)境振動(dòng)信號(hào)采集的精確性；
2.采用多路振動(dòng)信號(hào)組合得到多對(duì)振動(dòng)信號(hào)，構(gòu)建強(qiáng)輻射環(huán)境下多振動(dòng)傳感信息符合框架，有效地降低強(qiáng)輻射對(duì)振動(dòng)變送器的影響，可以使振動(dòng)信號(hào)還原得更加準(zhǔn)確；本發(fā)明對(duì)處于強(qiáng)輻照環(huán)境下的核設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展具有開創(chuàng)性的積極作用，為一全新的監(jiān)測模式。為了更清楚地說明本發(fā)明，列舉以下實(shí)施例，但其對(duì)發(fā)明的范圍無任何限制。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明的信號(hào)預(yù)處理器的電路原理 圖3為本發(fā)明的工作原理流程 圖4為本發(fā)明更詳細(xì)的工作原理流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
如圖1-4所示，一種基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置，其包括振動(dòng)臺(tái)1、振動(dòng)變送器2、信號(hào)預(yù)處理器3和符合法信號(hào)處理裝置4 ;振動(dòng)臺(tái)I安裝在振動(dòng)源6上；振動(dòng)變送器2為三個(gè)(可以為兩個(gè)或兩個(gè)以上)，振動(dòng)變送器2為可以把振動(dòng)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的裝置(主要為可以將振幅物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電流信號(hào)的裝置)，振動(dòng)變送器2輸出電流為4 20mA，供電電壓為18 30V，靈敏度為100 μ A/ms_2±2% ;振動(dòng)變送器2應(yīng)具有耐輻射性能，例如，振動(dòng)變送器可采用以耐輻照性能強(qiáng)的壓電陶瓷為換能形式傳感單元，以保證整個(gè)傳感裝置(基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置)的工作壽命；三個(gè)振動(dòng)變送器2均安裝在振動(dòng)臺(tái)I上，振動(dòng)臺(tái)I可以使振動(dòng)源6產(chǎn)生的振動(dòng)同步傳遞給各變送器2，以使得各振動(dòng)變送器2采集到振動(dòng)源6的振動(dòng)信號(hào)保持一致。
信號(hào)預(yù)處理器3為多通道可增益放大器，其包括電源模塊和四路噪聲處理通道，噪聲處理通道數(shù)要大于或者等于振動(dòng)變送器2的個(gè)數(shù)，以便每個(gè)振動(dòng)變送器2送來的信號(hào)可以通過一路噪聲處理通道，每路噪聲處理通道的電路主要為采用雙運(yùn)放(NE5532模塊)構(gòu)成兩級(jí)電壓放大電路(如圖2所示)，每個(gè)振動(dòng)變送器2分別通過抗輻射屏蔽電纜21與信號(hào)預(yù)處理器3的一路噪聲處理通道相連接，抗輻射屏蔽電纜21應(yīng)具有較好的抗輻射性能，并且能夠屏蔽掉外界電磁干擾所引入的噪聲；電源模塊輸出±15V直流電壓作為運(yùn)算放大器NE5532電源，輸出24V直流電壓作為振動(dòng)變送器2電源；每個(gè)振動(dòng)變送器2連接一路噪聲處理通道的CHl+端，公共端接CH1-，24V電源接CHl+提供振動(dòng)變送器2正常工作所需電壓；根據(jù)振動(dòng)變送器2工作情況，有4 20mA直流電流從CHl-流出；通過100 Ω (RlI)采樣電阻將4 20mA電流轉(zhuǎn)換成0.4 2V直流電壓，實(shí)現(xiàn)信號(hào)I/V轉(zhuǎn)換；采用雙運(yùn)放NE5532模塊構(gòu)成兩級(jí)電壓放大，將0.4 2V電壓信號(hào)放大到-1OV至IOV的交流信號(hào)(以便與采集卡32相匹配)；由于振動(dòng)變送器2存在個(gè)體差異，可調(diào)電阻RVl提供電壓增益的微調(diào)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)噪聲處理通道信號(hào)的一致性。振動(dòng)變送器2產(chǎn)生的振動(dòng)電流信號(hào)經(jīng)過信號(hào)預(yù)處理器3增益放大和去噪音，即每路噪聲處理通道可以去除振動(dòng)信號(hào)中由傳輸線路引入的共模噪聲，并對(duì)振動(dòng)電壓信號(hào)進(jìn)行放大，使得每路噪聲處理通輸出的信號(hào)的幅值保持一致。信號(hào)預(yù)處理器3通過電纜31、采集卡32與符合法信號(hào)處理裝置4相連接，采集卡32采用NI PC1-6280模塊，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換，NI PC1-6280模塊可提供16位模擬輸入精度，最大輸入電壓范圍為-1OV至IOV ;通過采集卡32可以將經(jīng)過信號(hào)預(yù)處理器3初步處理的各路振動(dòng)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成振動(dòng)數(shù)字信號(hào)后(即A/D轉(zhuǎn)換后)傳送給符合法信號(hào)處理裝置4。符合法信號(hào)處理裝置4包括數(shù)字處理裝置和符合法信號(hào)還原模塊，數(shù)字處理裝置包括輸入接口、存貯器、處理器和輸出接口，數(shù)字處理裝置可以為一臺(tái)能進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的普通計(jì)算機(jī)，符合法信號(hào)還原模塊置于數(shù)字處理裝置中，符合法信號(hào)還原模塊可對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行符合法信號(hào)還原操作，即可以可剔除輻射干擾信號(hào)，還原出干擾前的振動(dòng)信號(hào)；如圖3、4所示，符合法信號(hào)還原模塊包括信號(hào)組合模塊、相關(guān)法噪音剔除模塊和信號(hào)綜合模塊；信號(hào)組合模塊可對(duì)兩路以上的振動(dòng)信號(hào)(數(shù)字信號(hào)，即含有噪音的振動(dòng)信號(hào)已經(jīng)是一組數(shù)據(jù))通過組合方式得到多對(duì)振動(dòng)信號(hào)(例如，三個(gè)變送器2送來的振動(dòng)信號(hào)分別為振動(dòng)信號(hào)A、B、C，那么經(jīng)過組合可以得到三對(duì)振動(dòng)信號(hào)AB、BC、AC，即振動(dòng)信號(hào)對(duì)AB、BC、AC ;當(dāng)只有兩路個(gè)變送器2時(shí)，就只有振動(dòng)信號(hào)A、B,組合后只有一對(duì)振動(dòng)信號(hào)AB，也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，即兩路也需要組織，不能說不需要組合，只是組合的特例)；相關(guān)法噪音剔除模塊可以分別對(duì)信號(hào)組合模塊所得到的每對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性建模(即建立相關(guān)函數(shù)，也即相關(guān)性分析，通常理解為符合法)，運(yùn)算后可得到干擾前的振動(dòng)信號(hào)，即可剔除輻射干擾信號(hào)，還原出擾前的振動(dòng)信號(hào)；信號(hào)綜合模塊可以將經(jīng)過相關(guān)法噪音剔除模塊處理后得到的各組干擾前的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行取平均，得到更精確的振動(dòng)信號(hào)；符合法信號(hào)還原模塊最低只需要兩路振動(dòng)信號(hào)(即兩個(gè)變送器2就可以了)組成一對(duì)振動(dòng)信號(hào)，對(duì)一對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行符合法信號(hào)還原操作，采用多路振動(dòng)信號(hào)組合得到多對(duì)振動(dòng)信號(hào)，可以使振動(dòng)信號(hào)還原得更加準(zhǔn)確。符合法信號(hào)還原模塊的基本工作原理是:因?yàn)檩椛湓?所產(chǎn)生的Y等粒子在空間分布具有一定的隨機(jī)性，使不同變送器2受到輻射所引入的噪聲(即輻射干擾)互不相關(guān)，多路變送器2對(duì)同一振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集，符合法信號(hào)還原模塊分別對(duì)每兩路信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性建模，就可以剔除輻射干擾信號(hào)，還原出一條輻射干擾前的振動(dòng)信號(hào)；再將所有的還原出的輻射干擾前的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行綜合處理(取平均值)，得到很更精確的輻射干擾前的振動(dòng)信號(hào)。相關(guān)法噪音剔除模塊的結(jié)構(gòu)原理及具體算法如下:
采用互相關(guān)函數(shù)表示兩個(gè)不同的隨機(jī)信號(hào)蝴)和(即信號(hào)組合模塊所得到的一對(duì)振動(dòng)信號(hào)蝴),例如前面所述的振動(dòng)信號(hào)對(duì)AB)在不同時(shí)刻％和~取值的相關(guān)程度定義為:
權(quán)利要求
1.一種基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置，其包括振動(dòng)變送器(2)和信號(hào)預(yù)處理器(3);其特征是:其還包括振動(dòng)臺(tái)(I)和符合法信號(hào)處理裝置(4):振動(dòng)變送器(2)為兩個(gè)以上，振動(dòng)變送器(2)為可以把振動(dòng)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的裝置；兩個(gè)以上振動(dòng)變送器(2)均安裝在振動(dòng)臺(tái)(I)上；信號(hào)預(yù)處理器(3)為多通道可增益放大器，即信號(hào)預(yù)處理器(3)具有多路噪聲處理通道，其通道數(shù)大于或等于振動(dòng)變送器(2)的個(gè)數(shù)，每個(gè)振動(dòng)變送器(2)分別通過抗輻射屏蔽電纜(21)與信號(hào)預(yù)處理器(3)的一路噪聲處理通道相連接，抗輻射屏蔽電纜(21)具有較好的抗輻射性能，并且能夠屏蔽掉外界電磁干擾所引入的噪聲；信號(hào)預(yù)處理器(3)通過電纜(31)、采集卡(32)與符合法信號(hào)處理裝置(4)相連接，采集卡(32)可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換；符合法信號(hào)處理裝置(4)包括數(shù)字處理裝置和符合法信號(hào)還原模塊，數(shù)字處理裝置能進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，符合法信號(hào)還原模塊置于數(shù)字處理裝置中，符合法信號(hào)還原模塊可進(jìn)行符合法信號(hào)還原操作，即符合法信號(hào)還原模塊可對(duì)兩路以上的振動(dòng)信號(hào)通過組合方式得到多對(duì)振動(dòng)信號(hào)，并分別對(duì)每對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性操作，剔除輻射干擾信號(hào)，還原出一條干擾前的振動(dòng)信號(hào)，再將所有這些還原出的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行綜合處理，得到很精確的輻射干擾前的振動(dòng)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置，其特征是:所述的符合法信號(hào)還原模塊包括信號(hào)組合模塊、相關(guān)法噪音剔除模塊和信號(hào)綜合模塊；信號(hào)組合模塊可對(duì)兩路以上的振動(dòng)信號(hào)通過組合方式得到多對(duì)振動(dòng)信號(hào)；相關(guān)法噪音剔除模塊可以分別對(duì)信號(hào)組合模塊所得到的每對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性建模，運(yùn)算后可得到干擾前的振動(dòng)信號(hào)，即可剔除輻射干擾信號(hào)，還原出擾前的振動(dòng)信號(hào)；信號(hào)綜合模塊可以將經(jīng)過相關(guān)法噪音剔除模塊處理后得到的各組干擾前的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行取平均，得到更精確的振動(dòng)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置，其特征是:所述的振動(dòng)變送器(2)為兩個(gè)或三個(gè)，振動(dòng)變送器(2)為可以將振幅物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電流信號(hào)的裝置，振動(dòng)變送器(2)還具有耐輻射性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置，其特征是:所述的信號(hào)預(yù)處理器(3)的每路噪聲處理通道的電路為雙運(yùn)放構(gòu)成的兩級(jí)電壓放大電路，其運(yùn)放模塊為NE5532。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置，其特征是:所述的信號(hào)預(yù)處理器(3)的每路噪聲處理通道的電路為雙運(yùn)放構(gòu)成的兩級(jí)電壓放大電路，其運(yùn)放模塊為 NE5532。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置，其特征是:所述的采集卡(32)為NI PC1-6280模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置，其特征是:所述的采集卡(32)為NI PC1-6280模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置，其特征是:所述的采集卡(32)為NI PC1-6280模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置，其特征是:所述的采集卡(32)為NI PC1-6280模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置，其特征是:所述的數(shù)字處理裝置為能進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的計(jì)算機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于符合法的抗強(qiáng)輻射振動(dòng)傳感裝置，其包括振動(dòng)臺(tái)(1)、振動(dòng)變送器(2)、信號(hào)預(yù)處理器(3)和符合法信號(hào)處理裝置(4)兩個(gè)以上振動(dòng)變送器(2)均安裝在振動(dòng)臺(tái)(1)上；信號(hào)預(yù)處理器(3)為多通道可增益放大器，每個(gè)振動(dòng)變送器(2)分別通過抗輻射屏蔽電纜(21)與信號(hào)預(yù)處理器(3)的一路噪聲處理通道相連接；信號(hào)預(yù)處理器(3)通過電纜(31)、采集卡(32)與符合法信號(hào)處理裝置(4)相連接；符合法信號(hào)處理裝置(4)包括數(shù)字處理裝置和符合法信號(hào)還原模塊，符合法信號(hào)還原模塊可進(jìn)行符合法信號(hào)還原操作。其可以適應(yīng)有強(qiáng)烈核輻射環(huán)境下的振動(dòng)傳感，以提高強(qiáng)輻射環(huán)境振動(dòng)信號(hào)采集的精確性。
文檔編號(hào)G01H11/08GK103196543SQ20131011789
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月8日
發(fā)明者鄒樹梁, 趙立宏, 鄧騫 申請人:南華大學(xué)