[實用新型]一種用于土木結構健康監測的多通道無線應變采集節點

有效

• 申請號: 201720291843.0
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN206670548U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 喻言;白石;范春健
• 申請（專利權）人: 智性科技南通有限公司;南通產業技術研究院有限公司
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G05B19/042;G08C17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于結構健康監測技術領域，具體涉及一種用于土木結構健康監測的多通道無線應變采集節點。

背景技術

目前，在線監測中軌道、橋梁結構上布置應變傳感器數量眾多，布點的受力大小各不相同且變化劇烈，在增加數量的同時也需要靈活地調整放大衰減參數以適應多種信號采集。電阻應變片輸出信號微弱，測量過程中易受干擾導致測量結果不準確等問題。應變片應力測量是通過人工長期采集系統實現數據處理、數據通信，存儲顯示以及相關聯的控制等功能并存入數據庫中。該種方式在工作環境惡劣，技術過高的場合可能對工程中的應用帶來諸多不便，限制了現有應變測量模塊的應用。

另外，長電纜在傳輸理論中線路阻抗的變化受頻率信號幅值影響而變化，對于復雜環境的工程布設存在一定難題，接線繁瑣、復雜，后期維護耗費大量時間、成本。

現提出利用更精確的自動調零應變信號無線采集節點，該設備具有長期的穩定可靠性、抗干擾能力強，采集接口簡單等特點，所以廣泛應用測量于橋梁、巖土工程中。

因此，一種具有穩定可靠、抗干擾能力強、采集接口簡單的無線應變信號采集節點亟待提出，能廣泛應用于橋梁、隧道、邊坡等技術要求高的惡劣環境監測點。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種用于土木結構健康監測的多通道無線應變采集節點，以解決上述背景技術中提出的問題。該應變采集節點可接入不同阻值的應變片，監測更全面準確，兼容性好，體積小，易布置，易拆裝，功耗低，可靠性高。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：一種用于土木結構健康監測的多通道無線應變采集節點，包括電源管理電路、應變橋式電路、MCU微處理器、時鐘電路、WiFi無線模塊、電阻應變片和MCU微處理器，所述電源管理電路的三個輸出端輸出的電信號分別與3V3穩壓電源、MCU微處理器和WiFi無線模塊的輸入端輸入的電信號連接，所述3V3穩壓電源輸出端通過導線與應變橋式電路的輸入端電性連接，所述應變橋式電路的輸出端通過放大電路與二階濾波電路的輸入端電性連接，所述二階濾波電路通過AD轉換電路與MCU微處理器的輸入端電性連接，所述WiFi無線模塊的輸入端與MCU微處理器的輸出端電性連接，所述MCU微處理器的信號輸出端通過WiFi無線模塊與監測平臺的上位機系統信號連接，其WiFi無線模塊采用基于C/S模式組建的無線WIFI網絡,其載波頻段帶寬大，射頻信號及數據傳輸速率高，能實現透傳傳輸，所述時鐘電路的輸出端與MCU微處理器的輸入端電性連接，所述電阻應變片的輸出端與應變橋式電路的輸入端電性連接，其應變電橋電路用于提供可靠穩定的輸入電壓，橋式轉換電路用于提供全橋、半橋或溫補的電阻轉成電壓的電路，可監測120歐姆、350歐姆和1000歐姆的應變片。

優選的，所述MCU微處理器采用MSP430F5438處理芯片。

優選的，所述二階濾波電路為二階低通濾波電路。

優選的，所述電源管理電路為OP2177雙電源，電源管理電路采用正負線性三端穩壓器實現±12V到±5V的轉變和5V到3.3V的轉變，以便對不同供電電壓的電路進行供電，提高電路電壓的穩定性，以便對不同供電電壓的電路進行供電，提高電路電壓的穩定性；OP2177雙電源能夠獲得高增益、高共模抑制比、低噪聲和級聯傳輸函數穩定性，OP2177雙電源供電的高精度運放，與電阻電容構成有源二階低通濾波電路兼有放大功能。

本實用新型用于測量應變片處在橋式電路中起到全橋或半橋作用，再與二階濾波電路、AD轉換電路相連，MCU微處理器接收放大濾波輸出后的電壓信號，最終以WiFi無線模塊傳輸至監測平臺上，MCU微處理器采用MSP430F5438處理芯片；其時鐘電路、WiFi無線模塊和AD轉換電路來實現數據的采集、轉換、發送與接收，可靠性高。應變橋式電路輸出的差模應變信號很小，大概在mV級，放大電路由高精度運算放大器AD620為核心，其輸入端與應變橋式電路連接，用于前置放大并對噪聲進行有效抑制，輸出端與二階低通濾波連接，通過電阻應變片選，用于產生百倍或千倍的應變電壓信號。

本實用新型的技術效果和優點：本實用新型利用WIFI無線的通訊方法解決了傳統有線方式接線復雜、布線繁瑣、信號遠距離傳輸誤差大、后期維護不變等缺點，同時本實用新型可檢測不同阻值的應變片，故適合在長期監測或檢測中使用該應變采集節點可接入不同阻值的應變片，監測更全面準確，兼容性好，體積小，易布置，易拆裝，功耗低，可靠性高。

附圖說明

圖1為本實用新型整體電路圖；