1.本实用新型涉及传感器信号采集设备技术领域，尤其涉及一种扫频检测电路及其智能采集仪。
背景技术：2.采集基站具有多种不同类型的物理量需要监测，为了对多种物理量进行分别监测，往往要在现场配备许多不同类型的传感器。传感器的输出接口类型并不一致，如数字信号输出接口、模拟信号输出接口或者振弦传感器的频率信号输出接口等。采集基站现场设置的信号采集仪为了应对不同的传感器的输出类型，需要配备多种不同的输入接口及对应的信号处理模块，分别对输入的不同类型信号进行各自独立处理。当现场需要进行传感器的扫频检测时，往往需要配置专门的扫频仪，这将极大的增加设备的整体成本和体积，公开号为cn216870660u的中国专利虽然公开了一种便携式数字扫频仪，但是其提供的电路仍比较复杂，器件繁多，设计过程困难。
3.有鉴于此，开发一种结构紧凑、性能可靠的传感器扫频驱动电路，及其对应的智能采集仪，便于携带并适于采集基站的信号采集与检测，是非常有必要的。
技术实现要素：4.有鉴于此，本实用新型提出了一种结构紧凑的扫频检测电路及集成度高的智能采集仪。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：一方面，本实用新型提供了一种扫频检测电路，包括振弦传感器、激励电源单元(1)、扫频响应接收单元(2)、信号调理单元(3)和mcu；
6.激励电源单元(1)用于产生激励电压并输入至振弦传感器中；mcu的输出端与激励电源单元(1)电性连接，mcu选择性的调节激励电压大小和频率；
7.扫频响应接收单元(2)用于接收振弦传感器产生的回传信号；扫频响应接收单元(2)的输入端与振弦传感器的输出端电性连接，扫频响应接收单元(2)的输出端与信号调理单元(3)的输入端电性连接；扫频响应接收单元(2)对回传信号进行直流分量隔离；
8.信号调理单元(3)对回传信号的交流分量进行比较和限幅处理后得到方波信号，信号调理单元(3)将方波信号送入mcu中。
9.在以上技术方案的基础上，优选的，所述激励电源单元(1)包括恒流驱动芯片u13、mos管q8、三极管q7和三极管q8；恒流驱动芯片u13的输入端和使能端分别与电源vpower电性连接；恒流驱动芯片u13的输出端与二极管d2的阳极电性连接，二极管d2的阴极分别与电阻r18的一端、电容c10的一端、电容c11的一端、电阻r32的一端以及mos管q8的源极电性连接；电阻r18的另一端分别与恒流驱动芯片u13的反馈输入端、电阻r19的一端、电阻r23的一端电性连接，电阻r19的另一端与电容c10的另一端、电容c11的另一端均接地；电阻r23的另一端与三极管q7的集电极电性连接，三极管q7的发射极接地，三极管q7的基极与mcu的输出端hv ctl电性连接；电阻r32的另一端和mos管q8的栅极均与三极管q9的集电极电性连接，
mos管q8的漏极与振弦传感器的输入端电性连接；三极管q9的发射极接地，三极管q9的基极与mcu的输出端k jl电性连接；mcu选择性的导通三极管q7或者q8，改变恒流驱动芯片u13的输出电压v jl的大小或者频率。
10.优选的，所述扫频响应接收单元(2)包括第一运算放大器u5和稳压二极管dz2；振弦传感器的输出端与电阻r35的一端电性连接，电阻r35的另一端分别与稳压二极管dz2的阴极、电阻r36的一端、电阻r37的一端和电容c12的一端电性连接，稳压二极管dz2的阳极接地；电容c12的另一端与电阻r38的一端和第一运算放大器u5的反相输入端电性连接；电阻r36的另一端接地，电阻r37的另一端与电容c13的一端电性连接，电容c13的另一端与电阻r38的另一端和第一运算放大器u5的输出端电性连接；第一运算放大器u5的同相输入端与电容c15的一端电性连接，电容c15的另一端接地；第一运算放大器u5的输出端还与电容c16的一端电性连接，电容c16的另一端与信号调理单元(3)的输入端电性连接。
11.优选的，所述信号调理单元(3)包括第二运算放大器u6、第三运算放大器u7、二极管d3和d5；扫频响应接收单元(2)的输出端和电阻r39的一端分别与第二运算放大器u6的同相输入端电性连接，电阻r39的另一端与参考电压verf电性连接；电阻r40的一端与第二运算放大器u6的反相输入端和电阻r41的一端电性连接，电阻r40的另一端与电容c22的一端电性连接，电容c22的另一端接地；电阻r41的另一端与第二运算放大器u6的输出端电性连接；第二运算放大器u6的输出端还与电容c23的一端电性连接，电容c23的另一端与电阻r42的一端电性连接，电阻r42的另一端分别与第三运算放大器u7的反相输入端和电阻r43的一端电性连接，电阻r43的另一端与第三运算放大器u7的输出端电性连接；参考电压verf还与第三运算放大器u7的同相输入端电性连接；第三运算放大器u7的输出端与mcu的输入端电性连接。
12.另一方面，本实用新型还提供了一种智能采集仪，包括电压信号采集单元(4)、电流信号采集单元(5)、电阻信号采集单元(6)、通道选择器(7)、模数转换单元(8)以及上述的扫频检测电路；电压信号采集单元(4)的输出端、电流信号采集单元(5)的输出端或者电阻信号采集单元(6)的输出端分别与通道选择器(7)的不同输入通道对应电性连接；通道选择器(7)的输出端与模数转换单元(8)的输入端电性连接，模数转换单元(8)的输出端与mcu通信连接；电压信号采集单元(4)选择性的与输出电压信号的传感器电性连接；电流信号采集单元(5)选择性的与输出电流信号的传感器电性连接，电阻信号采集单元(6)选择性的与输出电阻值变化信号的传感器电性连接；mcu的输出端与通道选择器(7)电性连接，通道选择器(7)择一的将电压信号采集单元(4)、电流信号采集单元(5)或者电阻信号采集单元(6)与模数转换单元(8)电性连接。
13.优选的，电压信号采集单元(4)包括第四运算放大器u10和若干分压电阻；输出电压信号的传感器分别与电阻r47的一端、电容c28的一端电性连接，电阻r47的另一端分别与电阻r48的一端和第四运算放大器u10的同相输入端电性连接，电阻r48的另一端与电容c28的另一端均接地；第四运算放大器u10的反相输入端与输出端电性连接；第四运算放大器u10的输出端与分压电阻r49的一端电性连接，分压电阻r49的另一端分别与分压电阻r50的一端、电容c29的一端和通道选择器(7)的输入通道0电性连接，电容c29的另一端接地；分压电阻r50的另一端分别与分压电阻r51的一端、电容c30的一端和通道选择器(7)的输入通道6电性连接，分压电阻r51的另一端与电容c30的另一端均接地。
14.优选的，所述电阻信号采集单元(6)包括第五运算放大器u11和第六运算放大器u12；基准电压信号与第五运算放大器u11的同相输入端电性连接，第五运算放大器u11的反相输入端与其输出端电性连接，第五运算放大器u11的输出端与电阻r53的一端电性连接，电阻r53的另一端分别与输出电阻值变化信号的传感器和第六运算放大器u12的同相输入端电性连接，第六运算放大器u12的反相输入端与其输出端电性连接，第六运算放大器u12的输出端与通道选择器(7)的输入通道2电性连接。
15.优选的，还包括通信单元(9)，通信单元(9)包括4g通信模块u1、sim卡和天线，4g通信模块u1的引脚9、引脚10、引脚11和引脚12分别与sim卡的触点一一对应电性连接；4g通信模块u1的引脚36和引脚37与mcu的串行通信端口通信连接，4g通信模块u1的上电端与mcu的输出端电性连接；4g通信模块u1的引脚46与天线电性连接。
16.进一步优选的，还包括存储单元(10)，存储单元(10)与mcu通信连接。
17.本实用新型提供的一种扫频检测电路及其智能采集仪，相对于现有技术，具有以下有益效果：
18.(1)本方案的扫频检测电路通过逐步扫频的方式进行采集，由于遍历了整个频率范围，因此mcu提供的驱动信号能改变激励电源单元的输出电压大小和电压频率，起到扫频激励的效果；后续通过扫频响应接收单元和信号调理单元将回传信号进行处理，输出脉冲信号，由mcu的内置的计数器进行上升沿或者下降沿计数，获取指定时间周期内的回传信号对应的脉冲信号的个数，来估算频率；
19.(2)扫频响应接收单元对回传信号进行二阶滤波，去除杂波信号；信号调理单元对回传信号进行波形抬升和比例放大，随后与预设电压进行比较，得到翻转信号，输出脉冲信号并限幅后输入mcu中；
20.(3)智能采集仪在集成了上述扫频检测电路的情况下，进一步增加了对不同类型的模拟信号的适配采集功能，而且通过通道选择器实现输出通道的复用，减少了器件的使用，降低了设备的整体体积，提高了设备集成度，还可进一步根据需要设置远程通讯或者本地数据存储功能，提高设备的扩展性能。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型一种扫频检测电路及其智能采集仪的结构框图；
23.图2为本实用新型一种扫频检测电路及其智能采集仪的激励电源单元的接线图；
24.图3为本实用新型一种扫频检测电路及其智能采集仪的扫频响应接收单元的接线图；
25.图4为本实用新型一种扫频检测电路及其智能采集仪的信号调理单元的接线图；
26.图5为本实用新型一种扫频检测电路及其智能采集仪的mcu的接线图；
27.图6为本实用新型一种智能采集仪的电压信号采集单元、电流信号采集单元、电阻信号采集单元、通道选择器和模数转换单元的接线图；
28.图7为本实用新型一种智能采集仪的通信单元的接线图；
29.图8为本实用新型一种智能采集仪的存储单元的接线图；
30.图9为本实用新型一种智能采集仪的电源使能电路和电平转换电路的接线图。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
32.如图1—5所示，一方面，本实用新型提供了一种扫频检测电路，包括振弦传感器、激励电源单元1、扫频响应接收单元2、信号调理单元3和mcu；
33.激励电源单元1用于产生激励电压并输入至振弦传感器中；mcu的输出端与激励电源单元1电性连接，mcu选择性的调节激励电压大小和频率；由图可知，mcu的hv ctl引脚控制三极管q7的通断，从而改变恒流驱动芯片u13的采样电阻的大小，使得输出的激励电压v jl的大小改变。另外mcu的k jl引脚周期性的使三极管q9导通或者关断，使得激励电压v jl的频率与k jl引脚的动作周期一致，当k jl引脚动作频率与待检定的振弦传感器的工作频率范围一致且逐步提高，从而实现扫频激励信号源的功能。图示的sor即为信号源标识。
34.扫频响应接收单元2用于接收振弦传感器产生的回传信号；扫频响应接收单元2的输入端与振弦传感器的输出端电性连接，扫频响应接收单元2的输出端与信号调理单元3的输入端电性连接；扫频响应接收单元2从振弦传感器的线圈处获取对应的回传信号，将该回传信号进行限幅、直流分量隔离和滤波后得到t fre信号，进一步送入信号调理单元3中进行变换处理。
35.信号调理单元3对回传信号的交流分量进行比较和限幅处理后得到方波信号即图4中的f sig，信号调理单元3将方波信号f sig送入mcu中的引脚29中。由mcu内置的计数器统计一定周期内的方波信号f sig的个数，可对应获取振弦传感器的振动频率。本方案中的mcu优选为意法半导体的stm32f103系列单片机。
36.如图2所示，图示展示了一种激励电源单元的接线图。具体的，激励电源单元1包括恒流驱动芯片u13、mos管q8、三极管q7和三极管q8；恒流驱动芯片u13的输入端和使能端分别与电源vpower电性连接；恒流驱动芯片u13的输出端与二极管d2的阳极电性连接，二极管d2的阴极分别与电阻r18的一端、电容c10的一端、电容c11的一端、电阻r32的一端以及mos管q8的源极电性连接；电阻r18的另一端分别与恒流驱动芯片u13的反馈输入端、电阻r19的一端、电阻r23的一端电性连接，电阻r19的另一端与电容c10的另一端、电容c11的另一端均接地；电阻r23的另一端与三极管q7的集电极电性连接，三极管q7的发射极接地，三极管q7的基极与mcu的输出端hv ctl电性连接；电阻r32的另一端和mos管q8的栅极均与三极管q9的集电极电性连接，mos管q8的漏极与振弦传感器的输入端电性连接；三极管q9的发射极接地，三极管q9的基极与mcu的输出端k jl电性连接；mcu选择性的导通三极管q7或者q8，改变恒流驱动芯片u13的输出电压v jl的大小或者频率。恒流驱动芯片u13的输入电压为vpower，其输出电压与引脚fb连接的采样电阻的大小有关，当三极管q7导通后，恒流驱动芯片u13的采样电阻由r19变为r19与r23的并联组合，这样会使激励电压v jl的幅值翻倍。mcu
内置有pwm波形发生功能，可以进行步进扫频，输出特定频率的信号，三极管q9导通后，mos管q8也导通，从而使得输出电压v jl的频率与k jl输出的频率一致，对振弦传感器进行激励。
37.如图3所示，扫频响应接收单元2包括第一运算放大器u5和稳压二极管dz2；振弦传感器的输出端与电阻r35的一端电性连接，电阻r35的另一端分别与稳压二极管dz2的阴极、电阻r36的一端、电阻r37的一端和电容c12的一端电性连接，稳压二极管dz2的阳极接地；电容c12的另一端与电阻r38的一端和第一运算放大器u5的反相输入端电性连接；电阻r36的另一端接地，电阻r37的另一端与电容c13的一端电性连接，电容c13的另一端与电阻r38的另一端和第一运算放大器u5的输出端电性连接；第一运算放大器u5的同相输入端与电容c15的一端电性连接，电容c15的另一端接地；第一运算放大器u5的输出端还与电容c16的一端电性连接，电容c16的另一端与信号调理单元3的输入端电性连接。扫频响应接收单元2用于从振弦传感器的感应线圈获取相应的回传信号，经过稳压管dz2进行限幅后，经过z2的阳极接地；电容c12的另一端与电阻r38的一端和及外围的电阻r36、r37、r38和电容c12与c13构成的二阶滤波器极性滤波处理，并隔离直流分量，得到tfre信号。
38.如图4所示，信号调理单元3包括第二运算放大器u6、第三运算放大器u7、二极管d3和d5；扫频响应接收单元2的输出端和电阻r39的一端分别与第二运算放大器u6的同相输入端电性连接，电阻r39的另一端与参考电压verf电性连接；电阻r40的一端与第二运算放大器u6的反相输入端和电阻r41的一端电性连接，电阻r40的另一端与电容c22的一端电性连接，电容c22的另一端接地；电阻r41的另一端与第二运算放大器u6的输出端电性连接；第二运算放大器u6的输出端还与电容c23的一端电性连接，电容c23的另一端与电阻r42的一端电性连接，电阻r42的另一端分别与第三运算放大器u7的反相输入端和电阻r43的一端电性连接，电阻r43的另一端与第三运算放大器u7的输出端电性连接；参考电压verf还与第三运算放大器u7的同相输入端电性连接；第三运算放大器u7的输出端与mcu的输入端电性连接。参考电压verf与t fre信号叠加后经第二运算放大器u6放大，放大后的信号再与参考电压verf进行比较，第三运算放大器u7及其外围器件构成一个减法器。随后的二极管d3和d5构成了一个限幅电路，电阻r45和电容c24构成了一个滤波器，得到限幅滤波后的波形信号f sig送入mcu中的引脚29中。从而实现扫频响应信号的获取。
39.另外，结合图1结合图6—8所示，为了满足现场多种不同类型传感信号的采集需求，本实用新型还提供了一种智能采集仪，除了上述上述的扫频检测电路外，智能采集仪还包括电压信号采集单元4、电流信号采集单元5、电阻信号采集单元6、通道选择器7以及模数转换单元8；电压信号采集单元4的输出端、电流信号采集单元5的输出端或者电阻信号采集单元6的输出端分别与通道选择器7的不同输入通道对应电性连接；通道选择器7的输出端与模数转换单元8的输入端电性连接，模数转换单元8的输出端与mcu通信连接；电压信号采集单元4选择性的与输出电压信号的传感器电性连接；电流信号采集单元5选择性的与输出电流信号的传感器电性连接，电阻信号采集单元6选择性的与输出电阻值变化信号的传感器电性连接；mcu的输出端与通道选择器7电性连接，通道选择器7择一的将电压信号采集单元4、电流信号采集单元5或者电阻信号采集单元6与模数转换单元8电性连接。为了简化电路布局，提高设备的集成度，上述电压、电流或者电阻类型的模拟信号均被同一个通道选择器7复用，并由模数转换单元8转换为数字量后送入mcu中。通道选择器7具体选择哪一个输
入通道，由mcu的v chana、v chanb或者v chanc的输出的高/低电平来决定。mcu也可以根据当前v chana、v chanb或者v chanc的状态判断模数转换处理后输入的数字量对应的是何种类型的模拟信号。通道选择器7选用nlast4051dtr2g芯片，该芯片具有8个输入通道和一个输出通道com。模数转换单元8选用ad7789brmz芯片，这是一种串口输出的adc模数转换芯片，模数转换单元8直接与mcu的spi端口即引脚20、引脚21、引脚22和引脚23对应连接。如果传感器输出的是数字量或者ttl数字信号，可以通过rs485接口与mcu的串行通信接口通信连接或者mcu的输入端直接电性连接，rs485的电平与mcu的电平等级不同，需要电平转换芯片如max3485进行电平转换，在此不再赘述。
40.具体的，如图6所示，图示展示了电压信号采集单元4的接线图。电压信号采集单元4包括第四运算放大器u10和若干分压电阻；输出电压信号的传感器分别与电阻r47的一端、电容c28的一端电性连接，电阻r47的另一端分别与电阻r48的一端和第四运算放大器u10的同相输入端电性连接，电阻r48的另一端与电容c28的另一端均接地；第四运算放大器u10的反相输入端与输出端电性连接；第四运算放大器u10的输出端与分压电阻r49的一端电性连接，分压电阻r49的另一端分别与分压电阻r50的一端、电容c29的一端和通道选择器7的输入通道0电性连接，电容c29的另一端接地；分压电阻r50的另一端分别与分压电阻r51的一端、电容c30的一端和通道选择器7的输入通道6电性连接，分压电阻r51的另一端与电容c30的另一端均接地。电压信号vin经过电阻r47、r48和电容c28组成的滤波电路滤波后，经过第四运算放大器u10的隔离后送入各分压电阻处，第四运算放大器u10起到电压跟随器的作用，三个连续串联的分压电阻r49、r50和r51构成了两级分压，分压信号分别为v1 sig和v2 sig，分别输入通道选择器7的输入通道0和输入通道6中，两路电压分压信号可以实现两个不同量程的电压采样信号的输出，v1 sig的电压幅值大于v2 sig的电压幅值。
41.电流信号采集单元5的信号处理部分与电压信号采集单元4的结构基本相同，其不同之处在于电流信号采集单元5增加了i/v环节，而且后续的分压环节只有一级。电流信号iin经过精密电阻器r61时，变换为电压信号，经过由电阻r60、r61和电容c37构成的rc滤波电路后，送入预算放大器u14中，预算放大器u14作为电压跟随器起到隔离作用，随后电压信号被电阻r58和r56分压后得到i sig信号送入通道选择器7的输入通道4中。
42.电阻信号采集单元6包括第五运算放大器u11和第六运算放大器u12；基准电压信号与第五运算放大器u11的同相输入端电性连接，第五运算放大器u11的反相输入端与其输出端电性连接，第五运算放大器u11的输出端与电阻r53的一端电性连接，电阻r53的另一端分别与输出电阻值变化信号的传感器和第六运算放大器u12的同相输入端电性连接，第六运算放大器u12的反相输入端与其输出端电性连接，第六运算放大器u12的输出端与通道选择器7的输入通道2电性连接。参考电压+2.5v经过电阻r52输入第五运算放大器u11，第五运算放大器u11也是作为电压跟随器功能，起到隔离作用，输出的电压信号会经过电阻r53或者与输出电阻值变化信号的传感器输出端rin并联后经过电容c33滤波和稳压管dz3限幅后，再输入第六运算放大器u12中隔离后，由电阻r54和电容c34组成的rc滤波电路滤波后输出r sig信号至通道选择器7的输入通道2中。由于电阻r53的阻值固定，rin信号是变化的，两者并联结果会导致输入第六运算放大器u12的电压发生变化，从而间接获取rin的大小。
43.如图7所示，为了实现智能采集仪的远程通信功能，本方案的智能采集仪还包括通信单元9，通信单元9包括4g通信模块u1、sim卡和天线，4g通信模块u1的引脚9、引脚10、引脚
11和引脚12分别与sim卡的触点一一对应电性连接；4g通信模块u1的引脚36和引脚37与mcu的串行通信端口通信连接，4g通信模块u1的上电端与mcu的输出端电性连接；4g通信模块u1的引脚46与天线电性连接。4g通信模块u1采用的是air724ug芯片，该芯片需要sim卡支持才能进行通信，通信接口为gsm txdm与gsm rxdm，由于4g通信模块u1的电压等级v global为1.8v，所以在与电平等级3.3v的mcu通信是需要进行串口电平转换，图7下方的电路为串口电平转换电路，gsm txdm向mcu rxd发送数据时，三极管q6导通，输出电平被拉高；当gsm rxdm接收mcu txd的数据时，要先经过二极管d1反向击穿降低电压然后由vglobal拉升至1.8v。4g通信模块u1的供电电压为3.8v左右，图7中部的图示为ldo降压芯片，输出v 4g电压供4g通信模块u1使用。为了节省能耗，4g通信模块u1可以设置休眠/唤醒功能，通过mcu的pwrkey 4g mcu引脚拉低数秒，即可启动4g通信模块u1。需要4g通信模块u1长期工作，则将4g通信模块u1的pwrkey接地即可。4g通信模块u1依赖运营商网络，可以根据实际需要，将4g通信模块u1替换成lora模块，同样实现远程无线传输的功能，在此不再赘述。
44.如图8所示，智能采集仪还包括存储单元10，存储单元10与mcu通信连接。本方案的存储单元10采用的是tf卡，即图示的j3，其数据传输接口均通过上拉电阻与+3.3v电源连接。用于存储本地测量的对应的ad转换后的数字量。
45.本方案可以工作在实时模式、定时自动采集模式或者节能模式等状态。处于实时模式时，智能采集仪在完成当前的数字量、模拟量v1 sig、v2 sig、i sig与r sig或者频率信号f sig采集过程后，紧接着进行下一次采集过程；处于定时自动采集模式时，智能采集仪会在固定间隔后唤醒对应的信号处理设备如激励电源单元1、扫频响应接收单元2与信号调理单元3或者电压信号采集单元4、电流信号采集单元5、电阻信号采集单元6、通道选择器7以及模数转换单元8进行不同类型的信号采集，采集完成后会自动关闭采集通道或者设备对应的电源；处于节能模式时，智能采集仪在不进行远程数据传输时，会关闭通信单元9的网络连接功能，如果智能采集仪在上传及采集均完成的情况下，仅保留最基本的设备功能。图9展示了部分通道对应的电源的启动电路。vpower0作为设备外部电源，在mcu的chan en端口高电平使能时，才会向恒流驱动芯片u13提供vpower电源。如果现场需要手动调节，可以额外设置矩阵键盘连接mcu的输入端，由mcu的key ann12v引脚使能键盘的供电和输入。部分芯片使用的电压不同，如通道选择器7或者通信单元9需要5v电源，mcu需要3.3v电源，则分别通过两级降压芯片，依次将vpower0降为5v，然后再将5v降为3.3v即可。如图5所示，mcu可以根据分压电阻r30和r29获取vpower的电压状态。mcu还可以通过u5即扬声器进行异常报警。
46.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
技术特征：1.一种扫频检测电路，其特征在于，包括振弦传感器、激励电源单元(1)、扫频响应接收单元(2)、信号调理单元(3)和mcu；激励电源单元(1)用于产生激励电压并输入至振弦传感器中；mcu的输出端与激励电源单元(1)电性连接，mcu选择性的调节激励电压大小和频率；扫频响应接收单元(2)用于接收振弦传感器产生的回传信号；扫频响应接收单元(2)的输入端与振弦传感器的输出端电性连接，扫频响应接收单元(2)的输出端与信号调理单元(3)的输入端电性连接；扫频响应接收单元(2)对回传信号进行直流分量隔离；信号调理单元(3)对回传信号的交流分量进行比较和限幅处理后得到方波信号，信号调理单元(3)将方波信号送入mcu中。2.根据权利要求1所述的一种扫频检测电路，其特征在于，所述激励电源单元(1)包括恒流驱动芯片u13、mos管q8、三极管q7和三极管q8；恒流驱动芯片u13的输入端和使能端分别与电源vpower电性连接；恒流驱动芯片u13的输出端与二极管d2的阳极电性连接，二极管d2的阴极分别与电阻r18的一端、电容c10的一端、电容c11的一端、电阻r32的一端以及mos管q8的源极电性连接；电阻r18的另一端分别与恒流驱动芯片u13的反馈输入端、电阻r19的一端、电阻r23的一端电性连接，电阻r19的另一端与电容c10的另一端、电容c11的另一端均接地；电阻r23的另一端与三极管q7的集电极电性连接，三极管q7的发射极接地，三极管q7的基极与mcu的输出端hv ctl电性连接；电阻r32的另一端和mos管q8的栅极均与三极管q9的集电极电性连接，mos管q8的漏极与振弦传感器的输入端电性连接；三极管q9的发射极接地，三极管q9的基极与mcu的输出端k jl电性连接；mcu选择性的导通三极管q7或者q8，改变恒流驱动芯片u13的输出电压v jl的大小或者频率。3.根据权利要求2所述的一种扫频检测电路，其特征在于，所述扫频响应接收单元(2)包括第一运算放大器u5和稳压二极管dz2；振弦传感器的输出端与电阻r35的一端电性连接，电阻r35的另一端分别与稳压二极管dz2的阴极、电阻r36的一端、电阻r37的一端和电容c12的一端电性连接，稳压二极管dz2的阳极接地；电容c12的另一端与电阻r38的一端和第一运算放大器u5的反相输入端电性连接；电阻r36的另一端接地，电阻r37的另一端与电容c13的一端电性连接，电容c13的另一端与电阻r38的另一端和第一运算放大器u5的输出端电性连接；第一运算放大器u5的同相输入端与电容c15的一端电性连接，电容c15的另一端接地；第一运算放大器u5的输出端还与电容c16的一端电性连接，电容c16的另一端与信号调理单元(3)的输入端电性连接。4.根据权利要求3所述的一种扫频检测电路，其特征在于，所述信号调理单元(3)包括第二运算放大器u6、第三运算放大器u7、二极管d3和d5；扫频响应接收单元(2)的输出端和电阻r39的一端分别与第二运算放大器u6的同相输入端电性连接，电阻r39的另一端与参考电压verf电性连接；电阻r40的一端与第二运算放大器u6的反相输入端和电阻r41的一端电性连接，电阻r40的另一端与电容c22的一端电性连接，电容c22的另一端接地；电阻r41的另一端与第二运算放大器u6的输出端电性连接；第二运算放大器u6的输出端还与电容c23的一端电性连接，电容c23的另一端与电阻r42的一端电性连接，电阻r42的另一端分别与第三运算放大器u7的反相输入端和电阻r43的一端电性连接，电阻r43的另一端与第三运算放大器u7的输出端电性连接；参考电压verf还与第三运算放大器u7的同相输入端电性连接；第三运算放大器u7的输出端与mcu的输入端电性连接。
5.一种智能采集仪，其特征在于，包括电压信号采集单元(4)、电流信号采集单元(5)、电阻信号采集单元(6)、通道选择器(7)、模数转换单元(8)以及权利要求1—4任一项所述的扫频检测电路；电压信号采集单元(4)的输出端、电流信号采集单元(5)的输出端或者电阻信号采集单元(6)的输出端分别与通道选择器(7)的不同输入通道对应电性连接；通道选择器(7)的输出端与模数转换单元(8)的输入端电性连接，模数转换单元(8)的输出端与mcu通信连接；电压信号采集单元(4)选择性的与输出电压信号的传感器电性连接；电流信号采集单元(5)选择性的与输出电流信号的传感器电性连接，电阻信号采集单元(6)选择性的与输出电阻值变化信号的传感器电性连接；mcu的输出端与通道选择器(7)电性连接，通道选择器(7)择一的将电压信号采集单元(4)、电流信号采集单元(5)或者电阻信号采集单元(6)与模数转换单元(8)电性连接。6.根据权利要求5所述的一种智能采集仪，其特征在于，电压信号采集单元(4)包括第四运算放大器u10和若干分压电阻；输出电压信号的传感器分别与电阻r47的一端、电容c28的一端电性连接，电阻r47的另一端分别与电阻r48的一端和第四运算放大器u10的同相输入端电性连接，电阻r48的另一端与电容c28的另一端均接地；第四运算放大器u10的反相输入端与输出端电性连接；第四运算放大器u10的输出端与分压电阻r49的一端电性连接，分压电阻r49的另一端分别与分压电阻r50的一端、电容c29的一端和通道选择器(7)的输入通道0电性连接，电容c29的另一端接地；分压电阻r50的另一端分别与分压电阻r51的一端、电容c30的一端和通道选择器(7)的输入通道6电性连接，分压电阻r51的另一端与电容c30的另一端均接地。7.根据权利要求5所述的一种智能采集仪，其特征在于，所述电阻信号采集单元(6)包括第五运算放大器u11和第六运算放大器u12；基准电压信号与第五运算放大器u11的同相输入端电性连接，第五运算放大器u11的反相输入端与其输出端电性连接，第五运算放大器u11的输出端与电阻r53的一端电性连接，电阻r53的另一端分别与输出电阻值变化信号的传感器和第六运算放大器u12的同相输入端电性连接，第六运算放大器u12的反相输入端与其输出端电性连接，第六运算放大器u12的输出端与通道选择器(7)的输入通道2电性连接。8.根据权利要求5所述的一种智能采集仪，其特征在于，还包括通信单元(9)，通信单元(9)包括4g通信模块u1、sim卡和天线，4g通信模块u1的引脚9、引脚10、引脚11和引脚12分别与sim卡的触点一一对应电性连接；4g通信模块u1的引脚36和引脚37与mcu的串行通信端口通信连接，4g通信模块u1的上电端与mcu的输出端电性连接；4g通信模块u1的引脚46与天线电性连接。9.根据权利要求5所述的一种智能采集仪，其特征在于，还包括存储单元(10)，存储单元(10)与mcu通信连接。
技术总结本实用新型提供了一种扫频检测电路及其智能采集仪，属于传感器信号采集设备技术领域，包括振弦传感器、激励电源单元、扫频响应接收单元、信号调理单元和MCU；激励电源单元用于产生激励电压并输入至振弦传感器中；MCU的输出端与激励电源单元电性连接，MCU选择性的调节激励电压大小和频率；扫频响应接收单元用于接收振弦传感器产生的回传信号；扫频响应接收单元的输入端与振弦传感器的输出端电性连接，扫频响应接收单元的输出端与信号调理单元的输入端电性连接；信号调理单元对回传信号的交流分量进行比较和限幅处理后得到方波信号，信号调理单元将方波信号送入MCU中。号调理单元将方波信号送入MCU中。号调理单元将方波信号送入MCU中。
技术研发人员：肖毅 敖发祥 刘顺 熊渐 陶亮 朱培淑
受保护的技术使用者：武汉华和物联技术有限公司
技术研发日：2022.08.02
技术公布日：2022/12/16
