打樁船自動測量系統(tǒng)中聲音控制計數(shù)器的設計
加入技術交流群
在自動化技術高速發(fā)展與微處理器廣泛應用的今天，傳感器技術也越來越被重視。各傳感器產(chǎn)品相繼出現(xiàn)，并應用到各種控制領域及測量系統(tǒng)以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工操作。隨著我國海洋資源不斷開發(fā)及水上交通的飛速發(fā)展，近幾年來我國沿海各大城市都在大力發(fā)展港口的建設，各類傳感設備打破傳統(tǒng)的人工測量方法，在海上施工船舶的測量系統(tǒng)中也發(fā)揮著巨大的作用，例如一個船舶打樁自動測量系統(tǒng)中就集成了高精度GPS接收機、傾斜儀、激光測距儀、聲控計數(shù)系統(tǒng)等以采集打樁過程中各類數(shù)據(jù)，并對船舶姿態(tài)等進行實時矯正，以控制打樁精度，大大提高了施工質(zhì)量與工作效率。
本文的聲音控制計數(shù)器是該系統(tǒng)的一個組成部分，主要用來記錄打一根樁時氣錘打樁的次數(shù)，解決了以往人工記錄費時費力、準確度不高的缺點，并可自動輸送到計算機數(shù)據(jù)庫軟件進行記錄。
2 工作原理與系統(tǒng)結構
2．1 工作原理
聲音控制計數(shù)系統(tǒng)是通過駐極體電容傳聲器拾取打樁船氣錘敲擊樁柱時所發(fā)出的聲音，并經(jīng)放大濾波等處理消除掉船上發(fā)動機轉(zhuǎn)動聲、工人工作時敲擊聲等雜聲后，經(jīng)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后送入單片機進行數(shù)字處理，根據(jù)敲擊的規(guī)律及波形分析再次排除各類干擾，進行準確記錄后通過串口輸送給上位機數(shù)據(jù)庫軟件進行記錄。
2．2 系統(tǒng)結構
聲音控制計數(shù)系統(tǒng)主要包括拾音頭、前置放大、濾波中放、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換、微處理器等五個部分，其系統(tǒng)框圖如圖l所示。
3 模擬部分設計
3．1 前置放大
前置放大處理原理見圖2。模擬電路具有可靠性高、穩(wěn)定性好的優(yōu)點，一旦電路參數(shù)確定，其性能也就確定下來。由于船上設備諸多，各種設備運轉(zhuǎn)時的噪聲覆蓋范圍大，有發(fā)動機轉(zhuǎn)動時的轟鳴聲，也有金屬相互撞擊的高頻聲，還有海浪撞擊船體的低頻聲，因此在如此復雜的環(huán)境中拾取打樁聲要經(jīng)過多次處理。由于拾音頭靈敏度較低，為提高接收靈敏度，把傳聲器接成惠登斯橋的一臂，并經(jīng)隔直電容隔直后送至反相放大器的反向端，而電橋的另一結點接放大器同相端。在實際應用過程中，環(huán)境噪聲會有相應的變化，且鋼樁與水泥樁的音質(zhì)及頻率不一樣，前置放大器可手動調(diào)整增益以達到最佳效果。其原理如圖2。
3．2 模一數(shù)接口
模擬―數(shù)字接口處理原理如圖3所示。聲音信號經(jīng)前置放大后再送入濾波與第二級放大、檢波等處理環(huán)節(jié)變成比較干凈、幅度可識別的模擬信號。為送入單片機做進一步的糾錯處理及作相應的控制處理，需要對輸出的模擬信號進行數(shù)字化轉(zhuǎn)換。這里分成兩路進行處理，其中一路進行緩沖驅(qū)動后送入單片機A／D采樣接口進行波形采樣；另一路送入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進行去抖處理以防止噪聲引起的脈沖輸出而被誤計數(shù)。
評論