[發明專利]一種基于WIFI的無線振弦應變采集裝置及其實現方法

在審

• 申請號: 201810556618.4
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108895995A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 賈布裕;余曉琳;顏全勝;陳雙銳;許潔煒;楊錚;陳宇軒;辛錦煬;解兵林;羅宇蕃;趙盈皓
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01B17/04
• 分類號: G01B17/04;G08C17/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種基于WIFI的無線振弦應變采集裝置及其實現方法，應用于橋梁監測系統的數據采集，所述WIFI振弦采集裝置包括：控制器、供電模塊、高壓升壓電路、高壓開關、信號調理電路、以及WIFI無線模塊；所述控制器通過WIFI無線模塊接收來自上位機的數據采集指令，并輸出PWM控制高壓升壓電路產生高壓，所述高壓升壓電路通過高壓開關將高壓激勵加載到鋼弦傳感器，所述鋼弦傳感器在高壓激勵下進行振蕩，同時將關于鋼弦張力的頻率信號輸出到信號調理電路進行調整，最后再由控制器對調整后的頻率波進行捕捉計數，得到頻率值。本發明的裝置及其實現方法能夠有效提高橋梁結構應變的頻率測量精度，并且可實現實時監控橋梁結構應變情況。

技術領域

本發明涉及無線傳感器技術領域，尤其涉及一種基于WIFI的無線振弦應變采集裝置及其實現方法。

背景技術

目前在橋梁施工監控過程中測量混凝土的應變、應力大多采用有線傳感器，即在監控之前布設有線傳感器，通過有線電纜方式傳輸測量數據。對于大跨度橋梁結構監控，其測點多、測點間距遠，采用有線電纜方式顯然存在布線費用高、布線困難等問題。因此，在不允許永久性布線的情況下，采用基于WIFI的無線振弦應變傳感器進行監控測量更加方便快捷，可提高工作效率，節約監控工作所需各項資源。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的缺點與不足，提供一種基于WIFI的無線振弦應變采集裝置，應用于橋梁監測，能夠有效提高頻率測量的高精度和準確性。

本發明的另一目的在于，提出基于WIFI的無線振弦應變采集裝置的實現方法。

為實現以上目的，本發明采取如下技術方案：

一種基于WIFI的無線振弦應變采集裝置，應用于橋梁監測系統的數據采集，所述橋梁監測系統包括鋼弦傳感器、WIFI振弦采集裝置和上位機采集軟件，所述WIFI振弦采集裝置包括：控制器、供電模塊、高壓升壓電路、高壓開關、信號調理電路、以及WIFI無線模塊；所述控制器與供電模塊、WIFI無線模塊、高壓升壓電路、以及信號調理電路連接；所述鋼弦傳感器連接高壓開關和信號調理電路；所述供電模塊為控制器、信號放大與調理電路、高壓升壓電路、以及WIFI無線模塊供電；所述供電模塊為控制器、信號調理電路、高壓升壓電路、以及WIFI無線模塊提供電源；

所述上位機采集軟件通過WIFI路由器將采集頻率指令傳輸到WIFI振弦采集裝置的WIFI無線模塊，WIFI振弦采集裝置通過WIFI無線模塊將所述采集頻率指令傳輸至控制器,所述控制器連接高壓升壓電路，控制器通過輸出PWM信號控制高壓升壓電路產生高壓，所述高壓升壓電路將電壓升高到130～180V高壓，然后經過高壓開關以脈沖高壓激勵的方式將高壓加載到鋼弦傳感器，加載一定時間后，關斷高壓開關，鋼弦傳感器在高壓激勵下進行振蕩,并輸出電壓信號，所述信號調理電路對電壓信號進行調整，所述信號調理電路連接控制器，所述控制器采集調整后的信號并計算頻率，然后通過WITI無線模塊將頻率值傳輸至上位機采集軟件顯示。

作為優選的技術方案，所述控制器采用STM32F103ARM7處理器，并設置用于量產時進行功能測試的USART1串口，以及用于連接WIFI無線模塊的 USART2串口。

作為優選的技術方案，所述WIFI無線模塊采用CSR-C322芯片及其外圍電路構成。

作為優選的技術方案，所述高壓升壓電路包括場效應管Q1、第一二極管D1、第一電感L1、第二電容C2、第三電容C3、第二電阻R2、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第二十九電阻R29、第一比較器、以及驅動芯片；所述場效應管Q1采用IRF7450場效應管；所述驅動芯片采用UCC27324芯片；所述第一比較器采用LM2903D比較器；第一二極管D1必須采用肖特基二極管FR107；所述第二電容C2必須采用耐壓值250V以上的電容；