【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及振弦傳感器頻率測量技術，具體涉及一種基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量裝置及方法。
技術介紹
1、抽水蓄能電站在運行過程中，廣泛采用振弦傳感器對其建筑結構進行安全監測。隨著兩河口等抽水蓄能電站的建設，抽水蓄能電站面臨著諸如高海拔，總裝機容量大，運行環境惡劣等挑戰。常用的振弦傳感器采用時域法進行振弦傳感器輸出頻率的測量，當信號受到噪聲干擾時，這些測量方法會存在較大的誤差。同時振弦傳感器輸出信號幅值逐漸衰減，持續時間有限，為了使輸出頻率測量準確，需要對振弦傳感器進行可靠激勵。為了保證振弦傳感器長期工作的可靠性，激振方式大多采用低壓掃頻激振的方式。
2、掃頻激振有多種方法。全頻激振方法最為簡單，但是激勵質量差，效率低；分頻段激振方法能夠提高一定的測量可靠性，但是無法預知待測頻率位于的頻率區間，從而降低了可操作性；反饋式低壓激振方法采用低壓撥弦預激振和掃頻復激振的方式，但是由于低壓撥弦預激勵效果差，導致復激勵不可靠；自適應掃頻激振方法通過改變掃頻脈沖序列遞增步長將激勵過程分為預掃頻激勵與復掃頻激勵兩個階段，這種激勵方式雖能夠大幅提升復激勵的激勵質量，但是所采用的等精度測頻法抗干擾性差，仍未解決預激勵本身存在的可靠性不足問題。基于頻譜反饋的激振策略，能夠實現了振弦傳感器的自適應可靠激勵，但是增加了測頻時間，損失了一定的測量效率。
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術的目的在于提供一種基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量裝置及方法，該方案使得振弦傳感器
2、技術方案：本專利技術的一種基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量裝置，包括激振模塊、拾振模塊以及主控核心模塊；所述激振模塊的輸入端連接于主控核心模塊輸出端，其輸出端用于連接振弦傳感器；所述拾振模塊的輸入端用于連接振弦傳感器；
3、所述激振模塊用于產生激振電壓，對振弦傳感器進行掃頻激振；所述拾振模塊用于對振弦傳感器的振動信號進行放大濾波并傳輸給主控核心模塊；所述主控核心模塊用于對放大濾波后的振動信號進行分析計算，并根據分析計算結果控制激振模塊對振弦傳感器的復掃頻激振。
4、進一步的，所述拾振模塊的輸出端用于連接存儲模塊，存儲模塊與主控核心模塊連接；所述主控核心模塊還與通信模塊連接，通信模塊用于實現數據的對外傳輸。
5、進一步的，所述拾振模塊包括濾波放大電路，用于對振弦傳感器激振出的電壓進行放大和濾波；所述主控核心模塊采用最大似然估計方法作為頻域測量方法，對振弦傳感器輸出頻率進行拾振測量。
6、進一步的，采用最大似然估計方法對振弦傳感器輸出頻率進行拾振測量時，通過疊加不同的窗函數來滿足不同的測量要求。
7、進一步的，所述主控核心模塊采用功率譜加權估計方法對振弦傳感器輸出頻率進行精確測量。
8、進一步的，還包括電源模塊，所述電源模塊連接激振模塊和主控核心模塊，用于為裝置的各模塊供電。
9、基于相同的專利技術構思，本專利技術的一種基于最大似然估計的振弦傳感器頻率測量方法，該方法應用于上述一種基于最大似然估計的振弦傳感器頻率測量裝置，包括：
10、設置基于最大似然估計的振弦傳感器頻率測量裝置的采樣頻率參數；
11、激振模塊對振弦傳感器進行掃頻激振；
12、拾振模塊對振弦傳感器的振動信號進行放大濾波；
13、主控核心模塊進行數據采集，測量出振動信號的頻率；
14、主控核心模塊計算振弦幅值，基于振弦幅值判斷振弦是否被可靠激勵；
15、主控核心模塊將拾振模塊測量的振動信號的頻率作為點估計根據最大似然估計的漸近正態分布特性，計算點估計方差，確定置信水平，根據得到的方差，計算置信區間；
16、主控核心模塊將置信區間作為振弦傳感器的掃頻復激振區間，并控制激振模塊對振弦傳感器進行復掃頻激振；
17、拾振模塊對振弦傳感器的振動信號進行放大濾波；
18、主控核心模塊對振弦傳感器進行數字采樣和再次測頻，得到振弦傳感器輸出頻率。
19、進一步的，所述主控核心模塊模塊對振弦傳感器的振動信號進行數據采集，測量出振動信號的頻率，包括：
20、所述主控核心模塊采用最大似然估計方法對振弦傳感器的振動信號進行拾振測頻，之后，再采用功率譜加權估計方法對測得的頻率進行精確測量。
21、進一步的，采用功率譜加權估計方法時，根據測量要求確定加權估計點數量。
22、進一步的，所述主控核心模塊采用最大似然估計方法計算振弦幅值。
23、有益效果：相對于現有技術，本專利技術的顯著技術效果為：
24、本專利技術采用最大似然估計方法作為頻譜測量方法，大大提高了測量的抗干擾能力，可以使得振弦傳感器頻率測量更加精確。
25、本專利技術采用99％置信度下的置信區間作為掃頻復激振區間，掃頻區間較短，縮短了復激振的時間，對于相同的掃頻步數下，掃頻步長可以達到0.01hz級別，大大提高了振弦傳感器的掃頻激振的可靠性和測量的準確性。
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1.一種基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量裝置，其特征在于：包括激振模塊、拾振模塊以及主控核心模塊；所述激振模塊的輸入端連接于主控核心模塊輸出端，其輸出端用于連接振弦傳感器；所述拾振模塊的輸入端用于連接振弦傳感器；
2.根據權利要求1所述的基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量裝置，其特征在于：所述拾振模塊的輸出端用于連接存儲模塊，存儲模塊與主控核心模塊連接；所述主控核心模塊還與通信模塊連接，通信模塊用于實現數據的對外傳輸。
3.根據權利要求1所述的基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量裝置，其特征在于：所述拾振模塊包括濾波放大電路，用于對振弦傳感器激振出的電壓進行放大和濾波；
4.根據權利要求3所述的基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量裝置，其特征在于：采用最大似然估計方法對振弦傳感器輸出頻率進行拾振測量時，通過疊加不同的窗函數來滿足不同的測量要求。
5.根據權利要求1所述的基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量裝置，其特征在于：所述主控核心模塊采用功率譜加權估計方法對振弦傳感器輸出頻率進行精確測量。
7.一種基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量方法，其特征在于，該方法應用于權利要求1所述的一種基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量裝置，包括：
8.根據權利要求7所述的基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量方法，其特征在于，所述主控核心模塊對振弦傳感器的振動信號進行數據采集，測量出振動信號的頻率，包括：
9.根據權利要求8所述的基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量方法，其特征在于，采用功率譜加權估計方法時，根據測量要求確定加權估計點數量。
10.根據權利要求7所述的基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量方法，其特征在于：所述主控核心模塊采用最大似然估計方法計算振弦幅值。
...【技術特征摘要】
1.一種基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量裝置，其特征在于：包括激振模塊、拾振模塊以及主控核心模塊；所述激振模塊的輸入端連接于主控核心模塊輸出端，其輸出端用于連接振弦傳感器；所述拾振模塊的輸入端用于連接振弦傳感器；
2.根據權利要求1所述的基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量裝置，其特征在于：所述拾振模塊的輸出端用于連接存儲模塊，存儲模塊與主控核心模塊連接；所述主控核心模塊還與通信模塊連接，通信模塊用于實現數據的對外傳輸。
3.根據權利要求1所述的基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量裝置，其特征在于：所述拾振模塊包括濾波放大電路，用于對振弦傳感器激振出的電壓進行放大和濾波；
4.根據權利要求3所述的基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量裝置，其特征在于：采用最大似然估計方法對振弦傳感器輸出頻率進行拾振測量時，通過疊加不同的窗函數來滿足不同的測量要求。
5.根據權利要求1所述的基于最大似然估計方法的振弦傳感器頻率測量裝置，其特...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王祥安，景波云，李永紅，劉艷平，鄒君，羅孝兵，劉飛龍，李桂平，楊志高，姜英，
申請(專利權)人：南京南瑞水利水電科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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