[發明專利]一種基于移動終端的斜拉橋索力測量裝置及方法

無效

• 申請號: 201410334835.0
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN104155044A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 陳雙銳;顏全勝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01L5/04
• 分類號: G01L5/04;G01H17/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及振動測量研究領域，特別涉及一種基于移動終端的斜拉橋索力測量裝置及方法。

背景技術

振動頻率法是應用非常廣泛的斜拉橋纜索拉力測量方法，具體原理是利用加速度傳感器拾取一段斜拉橋纜索在自然激勵作用下的振動信號，然后對振動信號進行FFT變換(快速傅里葉變換)，獲取纜索自振頻率等信息，通過纜索拉力(簡稱索力)與自振頻率之間的物理關系計算索力。

纜索振動信號的拾取是應用振動頻率法的關鍵環節。傳統的索力動測儀一般由加速度傳感器、信號放大器、數據采集儀和計算機組成，需要用很長的導線連接傳感器與采集設備，設備體積較龐大，并且不方便移動，雖然便攜式的索力動測儀集信號放大、數據采集和數據處理功能于一體，體積小很多，但是價格較高，功能較單一，不方便升級。

近年來，智能移動終端設備(智能手機、平板電腦等)制造技術突飛猛進，集成了越來越多的傳感器，幾乎是每部智能移動終端都必備的加速度傳感器，可以用于屏幕自動旋轉和基于重力的游戲中。隨著硬件制造技術的飛速發展，智能終端集成的加速度傳感器性能越來越強大，精度越來越高，甚至已經達到工程應用的要求。同時智能終端內部操作系統對內置傳感器提供了很好的支持，應用開發者可以通過智能終端操作系統為傳感器提供的各種各樣的應用程序編程接口訪問底層硬件，例如設置傳感器采樣頻率、精度、量程、讀取數據等。因此在智能終端平臺上開發基于傳感器的應用十分方便。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于移動終端的斜拉橋索力測量裝置，該裝置是基于移動終端實現，具有成本低、不占用空間、方便移動的優點。

本發明的另一目的在于提供一種基于上述斜拉橋索力測量裝置的方法，該方法是利用現有的移動終端來實現對斜拉橋索力的測量，解決了現有測量設備體積較大、布線工作量大，測試成本較高的難題。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：一種基于移動終端的斜拉橋索力測量裝置，移動終端上集成有加速度傳感器，所述測量裝置包括參數設置模塊、加速度測量模塊和振動數據處理模塊，其中：參數設置模塊用于設置纜索的物理參數；加速度測量模塊用于調用智能移動終端操作系統提供的API，訪問底層硬件，讀取加速度傳感器采集的斜拉橋纜索振動信號；振動數據處理模塊用于對斜拉橋纜索振動信號進行FFT變換，獲得纜索自振頻率，根據索力與自振頻率的物理關系計算出索力。

優選的，所述測量裝置還包括一顯示模塊，該模塊用于在移動終端的顯示屏上顯示纜索振動波形、頻譜和測量結果。

優選的，所述加速度傳感器采樣頻率為20Hz、60Hz或100Hz。

具體的，所述參數設置模塊設置的纜索的物理參數包括：纜索的線密度、彈性模量、直徑、長度。

上面所述的參數設置模塊、加速度測量模塊、振動數據處理模塊和顯示模塊均為基于智能移動終端平臺開發的軟件程序。

一種基于上述斜拉橋索力測量裝置的方法，包括步驟：

(1)在移動終端上啟動檢測程序，設置纜索的物理參數；

(2)將移動終端背面固定在纜索上；

(3)調用智能移動終端操作系統提供的API，訪問底層硬件，讀取加速度傳感器采集的斜拉橋纜索振動信號；

(4)對斜拉橋纜索振動信號進行FFT變換，獲得纜索自振頻率，根據索力與自振頻率的物理關系計算出索力。

優選的，在所述步驟(4)后，還包括步驟：(5)顯示纜索振動波形、頻譜和測量結果。

本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

1、本發明利用現有智能移動終端集成了處理器、顯示屏、加速度傳感器等硬件的優點，集成了數據采集與數據處理等功能，而移動終端尤其是手機幾乎是每個人必定隨身攜帶的物品，因此獲取更容易。

2、本發明成本低廉，只需在移動終端上安裝一個軟件即可工作，不必增加任何硬件，若需要同時測量多根纜索拉力，則在多部移動終端上安裝應用而不用增加任何成本。

3、本發明檢測過程簡單。將移動終端與纜索用雙面膠帶或其他方式進行固定就可以檢測，檢測結果即時顯示在移動終端屏幕上，同時避免了冗長的導線。

4、本發明功能多樣。智能移動終端應用擁有非常完善的開發環境，可以根據需求開發各種各樣的功能，克服了傳統的索力檢測設備功能單一的特點。

附圖說明

圖1是本發明裝置的結構示意圖。

圖2是本發明工作示意圖。

圖中所示為：1-移動終端；2-雙面膠帶；3-纜索。

具體實施方式