专利名称：带有信号自同步增强装置的测桩仪的制作方法
技术领域：
本发明属于桩基动测技术。
目前大多数同类仪器均采用外触发信号同步存贮方式，以求得激振信号达到设定阈值电平时的信号同步点，尔后进行迭加增强处理。由于桩基测试是在桩头平面上进行的，属于原位检测技术，用于发生外触发信号的传感器与接收传感器几乎在同一平面位置上，激振波几乎同时接收，因此上述方式的缺点在于外触发信号作用于仪器总有一定延迟时间，使仪器采集不到瞬变起跳时阈值电平前沿的波形，严重影响对桩基初始激振能量及初始起跳时间的推算，从而影响对桩基工程质量的可靠评价。
在CPU总线进行控制，带有A／D、D／A及波形存贮器的测桩仪中，提供一个具有对瞬变随机信号增强能力的自同步存贮装置，发明目的在于通过该装置对桩底反射信号进行增强。该装置由计数器1、计数器2、分页地址译码器、信号幅度鉴别器、自同步地址锁存器、停止地址锁存器、地址比较器、存贮器I／O口、操作控制译码器、分页码寄存器及存贮芯片组成；停止地址锁存器、自同步地址锁存器的输出端、分页码寄存器的输入端及存贮器I／O口分别同CPU总线相连接；分页码寄存器的D0、D1输出端由FYM控制线分别同分页地址译码器分页控制端A、B连接；计数器1、计数器2的计数输出端分别同分页地址译码器输入端相连接；分页地址译码器形成存贮地址，FYDBUS为存贮地址总线，分别同自同步地址锁存器、停止地址比较器、存贮芯片地址相连接。
本发明的最佳实施例见图一、图二、图三、图四、图五、图六。其中图一为桩基动测仪结构框图。
图二为自同步存贮装置原理图。
图三为分页地址译码器逻辑原理图。
图四为软件流程图。
图五为操作控制译码器逻辑原理图。
图六为信号幅度鉴别器线路图。
图一中，信号自同步存贮装置通过INTR1、INTR2连接在CPU总线上，可向CPU请求INTR1、INTR2中断。D0～D7为数据线，同CPU总线连接。操作控制译码器是一个连接在CPU总线上的四～十六线译码器，可用74LS154或类似集成片，其A、B、C、D、G1、G2译码器输入端同CPU总线中的地址线及IORQ线连接，可按I／O口地址发出16组操作脉冲，以对存贮控制器进行控制，如控制存贮器的A／D、D／A、I／O工作状态，地址计数器的计数，复0等。模拟信号经FD放大器放大后送信号幅度鉴别器及A／D转换器、A／D转换器的转换结果由D0～D7数据线同存贮芯片及D／A转换器相连接。信号自同步存贮装置通过FYDBUS地址总线同存贮芯片连接，以控制信号分页存贮。
图一中存贮芯片由二片6264静态存贮器组成，共16K字节。A／D转换器由一片AM2502、一片DACO800、一片LM361组成一个逐次比较式A／D转换器，最快转换速率为1.25us，D／A转换器由一片DACO800组成。FD放大器由LM310、LM318运算放大器组成，放大器带宽为0～200KHZ，放大增益为40dB，输入阻抗为1MΩ，输出端分别同信号幅度鉴别器及A／D转换器连接。
图二、图三、图四中，当程序启动后，即要求输入分页数BL，以选择每页记录长度，共有0.5K、1K、2K、4K字节四种可供选择，BL值由CPU总线传送到分页码寄存器锁存，通过FYM控制线实现对分页地址译码器的编码控制。接下来输入保留瞬变随机信号达到阈值电平前若干采集点的个数N，在A／D工作状态时，计数器1呈环状计数状态，由于信号幅度鉴别器输出端通过INTR1控制线分别同自同步地址锁存器数据锁存控制端及F1门输入端相连接，F1门输出端同CPU总线的连接线为INTR1中断请求控制线，因此，当瞬变随机信号达到人工调节的阈值电平时，信号幅度鉴别器即发一正脉冲信号经INTR1控制线将分页地址译码器指示的当前地址打入自同步地址锁存器，从而得到信号的自同步存贮地址D，此时FYDBUS总线仍处在计数状态，正脉冲信号经F1非门反相后，即向CPU总线请求INTR1中断，CPU响应INTR1中断后，即取出锁存的自同步存贮地址D，减去N后得Dstop送入停止地址锁存器。CPU等待INTR2中断。由于停止地址比较器的二个比较输入端分别同停止地址锁存器的输出端、FYDBUS地址总线相连接，其比较结果由EQR控制线同CPU总线相连接，因此当B1～B13同FYDBUS总线中的A0～A13比较相符时，地址比较器则由其比较结果输出端ERQ输出一负脉冲通向CPU请求INTR2中断，并使存贮器由A／D变为D／A工作状态。记录在当页存贮芯片上的信息，通过D／A转换后，在示波屏上显示，若记录有效，则通过存贮器I／O口从停止地址Dstop开始取当页存贮信息到CPU内存，然后再从地址零开始将信息送回当页存贮芯片上，同时通过操作控制译码器将计数器2加1，指向下一页存贮芯片。若记录无效，则使存贮器由D／A变回到A／D工作状态，重新激振后再记录，这样做的好处是不会因为激振失败使信号增强时，迭加一次失败的记录信号。CPU判读所有分页存贮芯片都记满后，将所有分页小区从零地址即Dstop停止地址开始依序迭加处理，并以对数坐标显示在绘图设备上，从而完成多次瞬变随机信号的增强。
图三详细地描述了分页地址译码器与各部分的逻辑连接关系。虚线内分别为分页地址译码器、计数器1、计数器2。分页地址译码器由六个四选一逻辑如74LS153或类似集成片及二个二选一逻辑如74LS157或类似集成片组成，图一中的FYM控制线即为控制74LS153四选一连线，74LS157可选择是否要分页存贮。计数器1为分页缓存区地址计数器，其进位由74LS153－1的输出端经YF1，YF3、F2实现。因此计数器1只能在FYM控制线选定下才能进位。计数器2为分页页地址，由连接在CPU总线上的操作控制器进行计数，复0控制。图三中，存贮器I／O口由一片74LS245双向三态驱动器组成，自同步地址锁存器由二片74LS273组成，其数据置入端同信号幅度鉴别器输出端连接。分页码寄存器由一片74LS273组成，其D0、D1端分别同74S153的A、B控制线连接。
操作控制译码器逻辑原理图见图五。图五中，74LS154的A、B、C、D控制输入端分别同Z－80CPU地址线A2、A3、A4、A5连接，
同I/OREQ连接，A6与A7经反相同74LSOO与非门输入端连接，输出端同G2连接。74LS154译码输出端0～15即可按逻辑组合地址发出操作控制脉冲m0～m15，对存贮控制器进行控制。存贮控制器是一个对存贮芯片进行读／写控制及对计数器1进行地址计数控制的组合逻辑电路。m0～m15，16组操作分别同Z－80CPU总线中的WR、RD、控制线与四片74LS32四或门输入端连接，组成32组I／O操作的控制脉冲，可对存贮芯片WE端进行控制，也可通过图三中YE2对计数器1进行计数及复0控制。同时还可对存贮器I／O口，自同步地址锁存器，分页码寄存器及存贮器I／O口的数据三态门，数据置入端进行控制。由于图五中m0～m15，16组操作受Z－80CPU总线控制，因此，m0～m15产生的32组读写操作可由程序控制。
信号幅度鉴别器原理图见图六。图六中，FD放大器的输出端同LM310的输入端连接，其阈值电平由图中电位器设定，该电位器安装在仪器面板上，可由人工调节。电位器设置的阈值电平经LM324送绝对电压比较电路。当FD放大器输出信号绝对值电压大于阈值电平时，LM318则发出一负电平使74LS74翻转，经微分反相后，发出INTR1中断请求。
在上述装置作用下，每次激振都可使得瞬变随机的桩基反射信号保留达到阈值电平前沿的波形，并可严格按同步点迭加处理，因此它可明确地确定并计算出初始激振能量及波形初始起跳时间，并抑制了随机噪声，从而大大提高了判读、解释、评价桩基工程质量的能力。
权利要求1.一种由CPU总线进行控制，带有A/D、D/A及波形存贮器的桩基动测仪，本发明的特征在于在测桩仪中带有信号自同步存贮装置，本装置由计数器1，计数器2、分页地址译码器、信号幅度鉴别器、自同步地址锁存器、停止地址锁存器、地址比较器、存贮器I/O口、操作控制译码器、分页码寄存器及存贮芯片组成；停止地址锁存器、自同步地址锁存器的输出端、分页码寄存器的输入端及存贮器I/O口分别同CPU总线相连接；分页码寄存器的D0～D1输出端由FYM控制线分别同分页地址译码器分页控制端A、B连接；计数器1、计数器2的计数输出端分别同分页地址译码器输入端相连接；分页地址译码器形成存贮地址，FYDBUS为存贮地址总线分别同自同步地址锁存器、停止地址比较器、存贮芯片地址相连接。
2.根据权利要求1所说的桩基动测仪其特征在于信号幅度鉴别器输出端通过INTR1控制线分别同自同步地址锁存器数据锁存控制端及F1门输入端相连接，F1门输出端同CPU总线的连接线为INTR1中断请求控制线。
3.根据权利要求1所说的桩基动测仪其特征在于停止地址比较器的二个比较输入端分别同停止地址锁存器的输出端、FYDBUS地址总线相连接，其比较结果由EQR控制线同CPU总线相连接，可向CPU请求INTR2中断。
4.根据权利要求1所说的测桩仪其特征在于在分页码寄存器控制下，可选择分页存贮容量分别为0.5K、1K、2K、4K字节；分页存贮的信号是分别按其停止地址依序迭加处理，并以对数坐标显示在绘图设备上。
专利摘要一种带有信号自同步增强装置的测桩仪，主要特点是在测桩仪中带有一个信号自同步增强装置对桩底反射信号增强。本装置由计数器1、计数器2、分页地址译码器、信号幅度鉴别器、自同步地址锁存器、停止地址锁存器、地址比较器、存贮器I/O口、操作控制译码器、分页码寄存器及存贮芯片组成；由分页地址译码器形成分页存贮地址，信号幅度鉴别器指示自同步地址，通过CPU分别响应INTR1INTR2中断，将分页存贮信号迭加并以对数坐标输出到绘图设备上，因此该装置可明显地增强桩基反射信号，以提高判读、解释、评价桩基工程质量的能力。
文档编号G01N3/32GK2057513SQ8920097
公开日1990年5月23日 申请日期1989年1月27日 优先权日1989年1月27日
发明者程乐平, 何纪风, 刘明贵, 张启敏 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所