[發明專利]太陽能供電的鋼結構無線自調零應變檢測裝置

有效

• 申請號: 200910096985.1
• 申請日: 2009-03-26
• 公開（公告）號: CN101520303A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 羅堯治;沈雁彬;童若飛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G08C17/02;H02N6/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 周 烽

技術領域

本發明涉及鋼結構應力檢測技術領域，尤其涉及一種適用于鋼結構施工階段與使用階段的全天候應力檢測診斷的太陽能供電的用于鋼結構應力檢測的無線自調零應變檢測裝置。

背景技術

在我國，鋼結構建筑由于材料的單一與高強特性，被普遍用于大型公共和工業建筑中，例如超高層建筑、大型體育場館，機場，展覽館，大型工業廠房、大型橋梁等等。這一類大型建筑的安全性極為重要，因此對其安全性能要求也極高。而結構構件的應力往往是反映結構受力狀態最直接的表現。因此，無論在鋼結構建筑的施工安裝階段還是投入使用階段，檢測構件的應力值變化，與設計理論值進行比較，從而掌握結構的內力變化特性，可以適時診斷其安全性，對社會安全生產和生活有著重大意義。但是，按目前現有的檢測手段，要及時更要時時掌握鋼結構應力變化，存在很大的局限性，更有大部分情況是不可實現的。

現有的鋼結構應力檢測的相關技術主要情況如下：

(1)有線應變檢測設備。常見的如電阻式應變傳感設備、光纖光柵應變傳感設備、振弦式應變傳感設備，被用于傳統的土木工程應力應變檢測，經過多年的發展，技術上已經相當成熟。但是，其有線的特征使其缺陷非常明顯，由于需要用到大量的線路來提供電能、產生光源(光纖光柵)及傳輸數據，因此需要耗費大量的時間和費用在線路的安裝、布置與維護上。結構規模越大，測點越多，其耗費越大。而且在某些復雜環境與特殊情況下，線路安裝基本不可能，而日后用于線路的斷線、故障的維護都會影響的檢測工作的效率與穩定。

(2)無線應變檢測設備。目前已出現一些初期的無線應變檢測產品，但是在技術與功能上存在著極大的局限性，還不成熟。目前已見報導的無線應變傳感設備主要有兩種。一種是以有線應變檢測設備為基礎，在局部區域內仍然采用有線連接進行數據采集，并在該區域內設置數據采集與無線信號收發基站，將該局部區域內采集到的應變數據以無線信號的形式發送出來，可以稱之為準無線測量系統。另一種是基于集成電路模塊化設計的無線應變傳感設備，其在數據采集、處理及傳輸上均已實現了真正無線傳感的理念，但在耗能、供能模式以及初始調零化設置上還存在較大的缺陷，沒法用于實踐。比如現有產品采用電池供電，必然涉及到一個電池更換及使用壽命的問題，不能適用于真正的長期監測；而采用電源，引入線路又違背了無線設計的初衷。另一方面，應變傳感設備在用于測試前必須有一個初始調零步驟，這個步驟必須在設備安裝于被檢測對象上之后進行，且可能反復進行多次，因此實現應變片的初始調零功能是產品實用化的必備環節，現有的無線應變測試設備還無法實現自動調零功能，這在某些特殊環境與條件下，在需要反復多次進行初始調零的情況下，很不方便甚至無法實現。

(3)專業型鋼結構應變檢測設備。目前的土木建筑應力應變檢測技術中沒有專門針對鋼結構建筑的專業應變檢測設備。考慮到鋼結構建筑有其自身的特殊性，比如鋼材材質比較特殊、應力應變檢測范圍與鋼材強度范圍相關、檢測測點無法埋入式安裝、建筑物規模相對比較大型等特性，決定了傳統的土木建筑應力應變檢測系統在使用上會碰到很大的局限性。因此，迫切需要開發專業的適用于鋼結構建筑的應力應變檢測設備。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種太陽能供電的鋼結構無線自調零應變檢測裝置。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種太陽能供電的鋼結構無線自調零應變檢測裝置，它主要由數據采集基站和若干個檢測單元組成；其中，數據采集基站主要由計算機工作站和無線網絡收發基站相連組成，無線網絡收發基站包括無線收發模塊；檢測單元主要由自動化調零與量程可調應變傳感模塊、太陽能供電模塊、無線收發模塊和中央處理模塊組成，太陽能供電模塊分別與自動化調零與量程可調應變傳感模塊、無線收發模塊和中央處理模塊相連，自動化調零與量程可調應變傳感模塊和無線收發模塊均與中央處理模塊相連。

進一步地，所述自動化調零與量程可調應變傳感模塊主要由電阻應變片、自動化調零測試橋路、電壓放大器、濾波去噪器、模數轉換器和應變電路控制芯片組成。其中，電阻應變片、自動化調零測試橋路、電壓放大器、濾波去噪器、模數轉換器依次相連，應變電路控制芯片分別與自動化調零測試橋路、電壓放大器、濾波去噪器和模數轉換器相連。

進一步地，所述太陽能供電模塊主要由太陽能電池板、充電控制保護裝置、蓄電池、智能開關電路、穩壓模塊和能量信息模塊組成。其中，太陽能電池板、充電控制保護裝置、蓄電池、智能開關電路、穩壓模塊依次相連，能量信息模塊與蓄電池相連。