專利名稱：一種地脈動波頻譜測量儀的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及巖土工程測試技術(shù)，特別適用于地脈動波頻譜的測量。
眾所周知，在工程建設中，需要考慮場地土層或基巖的自振周期，建筑物的周期如果與場地自振周期一致，地震發(fā)生時，由于共振作用將導致建筑物的極大破壞，因此，在抗震設計中，常需測定場地卓越周期，地脈動波的測量則是測定場地卓越周期的一種常用方法。
目前，國內(nèi)外測量地脈動波的儀器為數(shù)不少，通?？煞譃槎悾活愂菃闻_儀器，雖攜帶方便，但儀器本身無數(shù)字處理功能，只能將現(xiàn)場所測的地脈動波記錄在低帶上或磁帶上，回室內(nèi)后進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后再輸入計算機處理，這樣操作，工作效率低，而且現(xiàn)場采集時如發(fā)生錯誤或波形不好，無法及時發(fā)現(xiàn)，常常導致工作無效。另一類則由多臺儀器組成的測試系統(tǒng)，動用了頻譜分析儀、數(shù)據(jù)采集器、存貯器、顯示器等設備，在現(xiàn)場工作搬運不便，操作起來也很麻煩，所以很少單位采用這類測試系統(tǒng)，而且這二類儀器都只能配用一種傳感器，或速度傳感器，或加速度傳感器，本實用新型的目的是為了克服上述測量工作的不足，研制一種攜帶方便，并能即時顯示地脈動波頻譜的專一測量儀器。
現(xiàn)以本實用新型的一個實施例，來詳細說明整機內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理。


圖1為實施例的方框圖；圖2為實施例的前置電壓放大器、前置電荷放大器、低通濾波器、積分器和微分器的電路原理圖；圖3為實施例的整機示意圖；其中1.選擇開關K1，2.選擇開關K2，3.前置放大選擇，4.可調(diào)增益放大選擇，5.七芯插座，6.顯示器亮度旋紐，7.顯示器對比度旋紐，8.10公分顯示器，9.5.25吋軟盤驅(qū)動器，10鍵盤，11、小型繪圖打印機，圖4為微機邏輯程序框圖，本實用新型包括殼體、前置電壓放大器、前置電荷放大器、低通濾波器、可調(diào)增益電壓放大器、微分器、積分器，其特征在于它還包括A／D轉(zhuǎn)換數(shù)字采集板、微機、顯示器、軟盤驅(qū)動器、小型繪圖打印機、FFT處理器等，A／D轉(zhuǎn)換數(shù)字采集板的輸入端是接在由前置電壓放大器或前置電荷放大器與低通濾波器、可調(diào)增益電壓放大器、微分器或積分器所串接的線路的輸出端，而前置電壓放大器或前置電荷放大器是經(jīng)過開關K1接收由機外的速度拾振器或加速度拾振器傳來的電訊號，A／D轉(zhuǎn)換數(shù)字采集板的輸出端接到微機，微機使用一般微機即可，但更適于使用IBM PC機或其兼容機，整機設有一個10公分的顯示器，并在顯示屏前加設一塊綠色濾光片，還設有5.25吋軟盤驅(qū)動器、設有RS－232C接口，可配接小型繪圖打印機、設有FFT處理器的插口，可配接FFT處理器，也可以不接，當不接FFT處理器時，由微機內(nèi)部計算程序完成地脈動波頻譜的計算處理工作，整機由三個方向(即垂直一向、水平二向)的獨立測量系統(tǒng)構(gòu)成。
前置電壓放大器由高輸入阻值(要求109歐以上)高增益的運算放大器A2與電阻R3、R2(見圖2)構(gòu)成。
前置電荷放大器由高輸入阻值(109歐以上)高增益的運算放大器A1電容C1、電阻R1(見圖2)構(gòu)成。
低通濾波器由運算放大器A3與電阻R4、R5、R6及電容C2、C6(見圖2)構(gòu)成，它是40dB／10倍頻程有源低通濾波器，它的截頻由
決定，其中R6＝R4＋R5可調(diào)增益電壓放大器是由運算放大器A4與電阻R7及可調(diào)電阻R8(見圖2)構(gòu)成，可調(diào)范圍從1－10000倍 。兩個積分器分別由運算放大器A5、A6與電容C3、C4，電阻R9、R10、R11、R12、R13、R14(見圖2)構(gòu)成，微分器由運算放大器A7與電容C5、電阻R15(見圖2)構(gòu)成，電訊號經(jīng)過上述電路(如圖2)積分或微分處理后，進入A／D轉(zhuǎn)換數(shù)字采集板進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，由于測地脈動量值為三個方向數(shù)值(即垂直一向，水平二向)因此與之相適應的上述部件。包括前置電荷放大器、前置電壓放大器、低通濾波器、可調(diào)增益電壓放大器、二個積分器、微分器、A／D轉(zhuǎn)換數(shù)字采集板等均由三道獨立測量系統(tǒng)構(gòu)成，機外的速度拾振器或加速度拾振器也由三道部件構(gòu)成，機內(nèi)微機采用IBM PC機，并按基本計算方法編制了配合地脈動波測量的工作程序，可以進行數(shù)據(jù)采集，地微波動時程顯示，富利哀變換、顯示振動譜，碓定卓越周期等工作，并能將時程曲線和頻譜曲線在小型繪圖打印機上自動繪圖，微機的工作按圖4標明的邏輯程序框圖執(zhí)行，經(jīng)機內(nèi)程序處理后的地脈動波可在機內(nèi)10公分顯示器上顯示，如果機內(nèi)配有FFT處理器，則可進行快速富利哀變換，把時域中地脈動波轉(zhuǎn)換成頻譜曲線并在顯示器上顯示，如果機內(nèi)不插FFT處理器，則由機內(nèi)程序?qū)崿F(xiàn)富利哀變換的計算工作，處理時間稍長些，約30秒左右，即可完成，如顯示器可明確分辨出地脈動波振幅頻譜曲線的卓越頻率，則認為該采集工作有效，所有數(shù)據(jù)即存入5.25吋軟盤，如波形不理想，則需重新進行采集工作，直至采集到完好波形為止。
本測量儀的操作步驟是1.接好所有電纜(電源、拾振器電纜等)2.撥動開關K1，選擇前置電荷放大器或前置電壓放大器，3.撥動開關K2，選擇微分器或積分器，4.開動微機，進入程序MD，5.進行數(shù)據(jù)采集，顯示波形，存盤，F(xiàn)FT變換，顯示頻譜，繪出頻譜曲線圖，6.關機，
本測量儀與現(xiàn)有設備相比具有以下優(yōu)點1.使用微機作為數(shù)據(jù)的采集處理，能準確快速地提供地脈動波振幅的絕對值，并直接顯示出來，2.可配接各種不同型號的速度拾振器或加速度拾振器，3.提高了工作效率，節(jié)省了時間，4.整機小巧，便于攜帶，操作方便，5.可配接RS－232C接口的繪圖打印機，對測量結(jié)果進行硬拷貝。
權(quán)利要求1.一種地脈動波頻譜測量儀，它包括殼體、前置電壓放大器、前置電荷放大器、低通濾波器、可調(diào)增益電壓放大器、微分器、積分器，其特征在于它還包括A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字采集板、微機、顯示器，軟盤驅(qū)動器，小型繪圖打印機，F(xiàn)FT處理器，其連接關系是A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字采集板的輸入端是接在由前置電壓放大器或前置電荷放大器與低通濾波器、可調(diào)增益電壓放大器、微分器或積分器所串接的線路的輸出端，串接方式均采用導線直接串連而成，而前置電壓放大器或前置電荷放大器是經(jīng)過開關K1接收由機外的速度拾振器或加速度拾振器傳來的電訊號，A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字采集板的輸出端用導線直接接到微機的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線上，微機與顯示器，微機與軟盤驅(qū)動器間用導線直接連接，微機與小型繪圖打印機是通過RS-232C接口插件連接，微機與FFT處理器通過插口插件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地脈動波頻譜測量儀，其特征在于微機可以用一般的微機，更適于使用IBM PC機或其兼容機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1與權(quán)利要求2所述的地脈動波頻譜測量儀，其特征在于設有10公分顯示器，并在顯示屏前加設綠色濾光片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1與權(quán)利要求2所述的地脈動波頻譜測量儀，其特征在于設有5.25吋軟盤驅(qū)動器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到權(quán)利要求4所述的地脈動波頻譜測量儀，其特征在于整機由三個方向(即垂直一向，水平二向)的獨立測量裝置構(gòu)成。
專利摘要本實用新型涉及巖土工程測試技術(shù)，特別適用于地脈動波的專一測量，并能即時顯示其頻譜的一種測量儀，它包括殼體、前置電壓放大器、前置電荷放大器、低通濾波器、可調(diào)增益電壓放大器、微分器、積分器，還包括A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字采集板、微機、軟盤驅(qū)動器、顯示器。FFT處理器、小型繪圖打印機等，使地脈動波的數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、繪圖等實現(xiàn)了自動化，提高了測量工作質(zhì)量和效率。
文檔編號G01V1/00GK2079760SQ9021816
公開日1991年6月26日 申請日期1990年8月14日 優(yōu)先權(quán)日1990年8月14日
發(fā)明者李哲生 申請人:福建省建筑設計院