[實(shí)用新型]一種橋梁荷載響應(yīng)變頻采集儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920058948.0
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN209543075U
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王潤建;董水英;李海光;姜博
• 申請（專利權(quán)）人: 北京公科固橋技術(shù)有限公司;金華市公路管理局(金華市公路路政管理支隊)
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04;G01M5/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本實(shí)用新型涉及一種橋梁荷載響應(yīng)變頻采集儀，其包括AD轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器將車輛識別分類信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸至與單片機(jī)連接的FPGA，單片機(jī)將控制信號傳輸至FPGA；FPGA內(nèi)的地址鎖存器和存儲器經(jīng)數(shù)據(jù)總線與單片的數(shù)據(jù)端口連接，地址鎖存端口與地址鎖存器連接，地址鎖存器將單片機(jī)內(nèi)的控制信號傳輸至存儲器內(nèi)；單片機(jī)的片選信號端口和讀選通端口經(jīng)或非門后與存儲器連接，啟動信號端口將啟動信號傳輸至地址計數(shù)器，地址計數(shù)器計數(shù)完畢后將結(jié)束信號傳輸至單片機(jī)的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號端口；時鐘信號經(jīng)分頻電路處理后傳輸至地址計數(shù)器和AD轉(zhuǎn)換器內(nèi)，并經(jīng)過非門傳輸至存儲器內(nèi)進(jìn)行存儲。本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)變頻采樣，減少數(shù)據(jù)冗余、保證信號無失真恢復(fù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種橋梁健康監(jiān)測領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種橋梁荷載響應(yīng)變頻采集儀。

背景技術(shù)

橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警與辨識的準(zhǔn)確度，結(jié)構(gòu)可靠度評估與疲勞壽命評估的可靠度，都取決于信號的質(zhì)量。信號質(zhì)量主要依賴于測量過程中硬件的質(zhì)量和數(shù)據(jù)記錄的范圍，這些都會對結(jié)果產(chǎn)生很大差異。因此，為了避免那些由于漏掉真實(shí)反映而獲得較好評估結(jié)果的較差的測量工作，需要重點(diǎn)考慮的因素是：(1)記錄時間的長度：記錄的時間越長，評估的結(jié)果越準(zhǔn)確；反之記錄的時間較短，會承受風(fēng)險帶來的不良后果。(2)采樣頻率：表征采樣的快慢，采樣頻率高，則采樣快，采集到的數(shù)字信號越接近真實(shí)信號，低的采樣頻率會使信號嚴(yán)重失真。

為保證監(jiān)測信號的質(zhì)量，可對結(jié)構(gòu)響應(yīng)24小時實(shí)時高頻采集，但采集的數(shù)據(jù)量過于龐大，給數(shù)據(jù)的傳輸和后期的數(shù)據(jù)處理、挖掘帶來災(zāi)難。理想的情況是使用較小的存儲空間，而又不能丟失信息的復(fù)現(xiàn)原始信號。變采樣頻率數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可根據(jù)外界的觸發(fā)信號實(shí)時調(diào)整采樣頻率。當(dāng)沒有接收到觸發(fā)信號時，用較低的采樣頻率進(jìn)行采樣。當(dāng)接收到觸發(fā)信號時，根據(jù)觸發(fā)信號大小，使用提前設(shè)定好的較高的采樣頻率進(jìn)行一段時間的采樣。達(dá)到某一時間長度后，自動恢復(fù)為低采樣頻率。

因此，如何解決高頻采集產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)與無線上傳之間的矛盾這一矛盾成為目前亟需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種橋梁荷載響應(yīng)變頻采集儀，其對橋梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)(如撓度、應(yīng)變)實(shí)時在線高頻監(jiān)測指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)變頻采樣，減少數(shù)據(jù)冗余、保證信號無失真恢復(fù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：一種橋梁荷載響應(yīng)變頻采集儀，其包括單片機(jī)、FPGA和AD轉(zhuǎn)換器；現(xiàn)有車輛識別設(shè)備將車輛識別分類信號傳輸至所述AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，傳輸至所述FPGA，由所述FPGA觸發(fā)控制所述AD轉(zhuǎn)換器并存儲模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號；所述FPGA與所述單片機(jī)連接，所述單片機(jī)將控制信號傳輸至所述FPGA；所述FPGA內(nèi)設(shè)置有地址鎖存器、存儲器、或非門、地址計數(shù)器、非門和分頻電路；所述存儲器用于存儲所述AD轉(zhuǎn)換器傳輸至的信號，所述地址鎖存器和存儲器經(jīng)數(shù)據(jù)總線與所述單片的數(shù)據(jù)端口連接，所述單片機(jī)的地址鎖存端口也與所述地址鎖存器連接，且所述地址鎖存器將所述單片機(jī)內(nèi)的控制信號傳輸至所述存儲器內(nèi)；所述單片機(jī)的片選信號端口和讀選通端口經(jīng)所述或非門后與所述存儲器連接；所述單片機(jī)的啟動信號端口將啟動信號傳輸至所述地址計數(shù)器，且所述地址計數(shù)器計數(shù)完畢后將結(jié)束信號傳輸至所述單片機(jī)的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號端口；所述地址計數(shù)器也與所述存儲器連接；時鐘信號經(jīng)所述分頻電路處理后得到轉(zhuǎn)換時鐘信號，所述轉(zhuǎn)換時鐘信號分別傳輸至所述地址計數(shù)器和AD轉(zhuǎn)換器內(nèi)，并經(jīng)過所述非門將分頻后的轉(zhuǎn)換時鐘信號傳輸至所述存儲器內(nèi)進(jìn)行存儲。

進(jìn)一步，所述存儲器由內(nèi)嵌入式陣列塊構(gòu)成的構(gòu)成雙口RAM。

進(jìn)一步，所述時鐘信號由40MHz有源晶振產(chǎn)生。

進(jìn)一步，所述分頻電路采用分頻鎖相環(huán)。

進(jìn)一步，所述AD轉(zhuǎn)換器采用型號為ADS930的AD轉(zhuǎn)換芯片。