基于加速度傳感器的橋梁拉索振動頻率檢測裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術(shù)公開了一種基于加速度傳感器的橋梁拉索振動頻率檢測裝置，包括主機和多個從機，主機包括主控制器、主通信模塊、存儲模塊、主電源模塊、顯示模塊，主控制器分別與主通信模塊、存儲模塊、顯示模塊相連；從機包括從控制器、數(shù)字加速度傳感器、從通信模塊、從電源模塊，從控制器分別與數(shù)字加速度傳感器、從通信模塊相連，從通信模塊與主通信模塊相連，主通信模塊、從通信模塊均為無線通信模塊，多個從機的從通信模塊分別通過無線網(wǎng)絡與主通信模塊相連。本實用新型專利技術(shù)具有檢測精度高、電路結(jié)構(gòu)簡單、無需布線、安裝簡單快捷、抗干擾能力強、檢測速度快、測量效率高、通用性好、應用范圍廣的優(yōu)點。（*該技術(shù)在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本技術(shù)公開了一種基于加速度傳感器的橋梁拉索振動頻率檢測裝置，包括主機和多個從機，主機包括主控制器、主通信模塊、存儲模塊、主電源模塊、顯示模塊，主控制器分別與主通信模塊、存儲模塊、顯示模塊相連；從機包括從控制器、數(shù)字加速度傳感器、從通信模塊、從電源模塊，從控制器分別與數(shù)字加速度傳感器、從通信模塊相連，從通信模塊與主通信模塊相連，主通信模塊、從通信模塊均為無線通信模塊，多個從機的從通信模塊分別通過無線網(wǎng)絡與主通信模塊相連。本技術(shù)具有檢測精度高、電路結(jié)構(gòu)簡單、無需布線、安裝簡單快捷、抗干擾能力強、檢測速度快、測量效率高、通用性好、應用范圍廣的優(yōu)點。【專利說明】基于加速度傳感器的橋梁拉索振動頻率檢測裝置
本技術(shù)涉及橋梁工程安全
，具體涉及基于加速度傳感器的橋梁拉索振動頻率檢測裝置。
技術(shù)介紹
隨著我國橋梁數(shù)量的迅速增長和橋梁運營環(huán)境的日趨復雜嚴苛，橋梁工程的安全問題日益突出。據(jù)不完全統(tǒng)計，1999?2012年期間我國共發(fā)生橋梁垮塌事故近50起，造成了巨大的生命財產(chǎn)損失和惡劣的社會影響。橋梁結(jié)構(gòu)的安全正受到政府和社會日益廣泛的關注。拉索是一種高效承受拉力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，廣泛地應用于斜拉橋、懸索橋、拱橋等大型索承重橋梁中。作為主要承力構(gòu)件，拉索的服役性能直接關系到橋梁的整體安全性，在橋梁安全服役運營中扮演著至關重要的角色。在橋梁使用過程中，拉索往往由于腐蝕和振動等原因受到損害，作為張拉結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，拉索損害將會給橋梁帶來災難性的后果。受到損壞的拉索，將發(fā)生變化索力變化(松弛)，從而影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布和結(jié)構(gòu)線型，拉索的嚴重銹蝕甚至可能引起斷裂，進而引起結(jié)構(gòu)的坍塌，近年發(fā)生的橋梁垮塌事故中，相當一部分是拉索承重橋梁由于拉索斷裂導致的惡性橋梁倒塌，如1999年的重慶綦江彩虹橋、2001年宜賓南門長江大橋、2011年福建武夷山公館大橋、2011年新疆孔雀河大橋等。因此，對橋梁中的拉索構(gòu)件進行安全性評估的重要性正日益凸顯。拉索構(gòu)件健康性評定和安全性評估的主要內(nèi)容是索力測試，索承重結(jié)構(gòu)的索力測試是整個結(jié)構(gòu)受力評估的關鍵因素之一，是分析結(jié)構(gòu)當前受力狀態(tài)和評定結(jié)構(gòu)健康狀況的重要依據(jù)。對于服役狀態(tài)下的拉索構(gòu)件索力測試，目前最主要也是幾乎唯一可行的方法是頻率法，其理論基礎為弦振理論,通過測試得到拉索的振動頻率后再根據(jù)拉索頻率、剛度和邊界條件，來計算拉索索力，因此拉索振動頻率測試的精度直接關系到拉索構(gòu)件安全性控制。因此，橋梁拉索振動頻率檢測對于拉索構(gòu)件健康性評定和安全性評估而言，具有非常重要的作用。目前，橋梁拉索振動頻率檢測都是針對單根橋梁拉索進行檢測的，一般采用壓電式傳感器，通過壓電式傳感器采集每一個橋梁拉索的振動信息，然后通過微處理器對振動信息依次進行中值濾波、傅立葉變換得到橋梁拉索的振動頻率。但是，現(xiàn)有技術(shù)的橋梁拉索振動頻率檢測的技術(shù)方案存在顯著的缺陷不足:( I)現(xiàn)有技術(shù)的橋梁拉索振動頻率檢測的技術(shù)方案中用于采集拉索振動頻率傳感器多采用壓電式傳感器，一方面這種傳感器對于低頻的測試效果較差，因為壓電式傳感器的電路通常會持續(xù)放電，并且測量低頻信號時電荷量則因頻率過低得不到及時補充而造成測量顯著誤差；而斜拉橋、懸索橋的拉索構(gòu)件屬于典型的長柔性構(gòu)件，其振動頻率屬低頻范圍，如南京長江二橋南汊橋628m主跨的各拉索振動基頻為0.3635?1.0256Hz,日本多多羅大橋斜拉索振動基頻為0.26?1.05Hz，蘇通長江大橋最長斜拉索基頻僅為約0.2Hz。另一方面，壓電式傳感器輸出的信號為模擬信號，因此后續(xù)還需要轉(zhuǎn)換電路才能將輸出的模擬信號送入微處理器進行處理。因此現(xiàn)有的壓電式傳感器在拉索頻率測試中往往難以取得令人滿意的效果，極大地影響索力測試的精度效果，電路結(jié)構(gòu)復雜。(2)現(xiàn)有技術(shù)的橋梁拉索振動頻率檢測的技術(shù)方案為單點裝置，只能針對單根拉索進行單點測量，而且測量的設備采用有線電纜連接，安裝布線復雜，攜帶比較麻煩而且由于電纜較長，導致設備受外圍的信號干擾大，而且不能同時測量多根拉索，對于橋梁拉鎖的測量效率非常低下，而且還不便于對于多根拉素測量結(jié)果不能進行比對，達不到精確測量的要求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本技術(shù)提供一種檢測精度高、電路結(jié)構(gòu)簡單、無需布線、安裝簡單快捷、抗干擾能力強、檢測速度快、測量效率高、便于攜帶、方便操作、穩(wěn)定性好、功耗低、通用性好、應用范圍廣的基于加速度傳感器的橋梁拉索振動頻率檢測裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)采用的技術(shù)方案為:一種基于加速度傳感器的橋梁拉索振動頻率檢測裝置，包括主機和多個從機，所述主機包括主控制器、主通信模塊、存儲模塊、主電源模塊、顯示模塊，所述主控制器分別與主通信模塊、存儲模塊、顯示模塊相連，所述主電源模塊分別與主控制器、主通信模塊、存儲模塊、顯示模塊相連；所述從機包括從控制器、數(shù)字加速度傳感器、從通信模塊、從電源模塊，所述從控制器分別與數(shù)字加速度傳感器、從通信模塊相連，所述從電源模塊分別與從控制器、數(shù)字加速度傳感器、從通信模塊相連，所述從通信模塊與主通信模塊相連，所述主通信模塊、從通信模塊均為無線通信模塊，所述多個從機的從通信模塊分別通過無線網(wǎng)絡與主通信模塊相連。進一步地，所述從機包括帶有兩個固定孔的外殼，所述從控制器、數(shù)字加速度傳感器、從通信模塊、從電源模塊均設于外殼內(nèi)，所述兩個固定孔中分別設有用于將外殼捆綁固定在橋梁拉索上的綁帶。進一步地，所述主控制器與主電源模塊之間串接有主電源開關和主電源指示燈。進一步地，所述從控制器與從電源開關之間串接有從電源開關和從電源指示燈。進一步地，所述主電源模塊包括主充電電池、主充電電路和主DC電源接口，所述主充電電池通過主充電電路和主DC電源接口相連，且所述主充電電池分別與主控制器、主通信模塊、存儲模塊、顯示模塊相連。進一步地，所述從電源模塊包括從充電電池、從充電電路和從DC電源接口，所述從充電電池通過從充電電路和從DC電源接口相連，且所述從充電電池分別與從控制器、數(shù)字加速度傳感器、從通信模塊相連。本技術(shù)基于加速度傳感器的橋梁拉索振動頻率檢測裝置具有下述技術(shù)效果:1、本技術(shù)針對大跨度斜拉、懸索等索承重橋梁的拉索為長柔性構(gòu)件，拉鎖固有振動頻率較低(低至0.2Hz)的特點，將采集拉索振動信號的傳感器采用數(shù)字加速度傳感器，在待檢測橋梁各根拉索相同高度位置安裝帶有數(shù)字加速度傳感器的從機，各個從機分別通過數(shù)字加速度傳感器實時采集對應拉索的振動信息，從而能夠?qū)崿F(xiàn)極低頻及變化非常緩慢的振動信號，特別適合拾取橋梁長柔拉索所產(chǎn)生的低頻振動信號，能夠極大提高橋梁拉索固有頻率的測量精度以準確獲得拉索索力，對于控制橋梁安全風險，對于科學建設和維護橋梁都非常有利，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)在橋梁拉索頻率測試中應用的壓電式傳感器難以準確測量如此低頻的振動信號，致使橋梁拉索索力測量的精度經(jīng)常難以保證，以致增加橋梁建設和維護中的困難和風險的問題，具有檢測精度高、電路結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點；其次，本技術(shù)從加速度信號的采集到振動頻率的輸出為全數(shù)字設計，其數(shù)據(jù)參數(shù)的讀取、處理及顯示均采用數(shù)字化處理，具有抗干擾能力強、穩(wěn)定性好、功耗低的優(yōu)點。2、本技術(shù)包括主機和多個從機，主通信模塊、從通信模塊均為無線通信模塊，所述多個從機的從通本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種基于加速度傳感器的橋梁拉索振動頻率檢測裝置，其特征在于：包括主機（1）和多個從機（2），所述主機（1）包括主控制器（11）、主通信模塊（12）、存儲模塊（13）、主電源模塊（14）、顯示模塊（15），所述主控制器（11）分別與主通信模塊（12）、存儲模塊（13）、顯示模塊（15）相連，所述主電源模塊（14）分別與主控制器（11）、主通信模塊（12）、存儲模塊（13）、顯示模塊（15）相連；所述從機（2）包括從控制器（21）、數(shù)字加速度傳感器（22）、從通信模塊（23）、從電源模塊（24），所述從控制器（21）分別與數(shù)字加速度傳感器（22）、從通信模塊（23）相連，所述從電源模塊（24）分別與從控制器（21）、數(shù)字加速度傳感器（22）、從通信模塊（23）相連，所述從通信模塊（23）與主通信模塊（12）相連，所述主通信模塊（12）、從通信模塊（23）均為無線通信模塊，所述多個從機（2）的從通信模塊（23）分別通過無線網(wǎng)絡與主通信模塊（12）相連。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張建仁，文一青，彭暉，溫建，賀慧勇，彭建新，唐立軍，趙丹，王浩，賓峰，
申請(專利權(quán))人：長沙理工大學，
類型：新型
國別省市：湖南;43