專利名稱：無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，用于橋梁、建筑物、飛機(jī)、船舶的結(jié)構(gòu)靜力測試，疲勞測試，載荷實驗，吊裝變形檢測等過程中實時應(yīng)變檢測分析，對其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，對應(yīng)力集中點超過承受力時報警。
背景技術(shù)：
目前，應(yīng)變測試儀都是在整個結(jié)構(gòu)中選出幾個測試點進(jìn)行應(yīng)變檢測，將檢測到的變形量傳到計算機(jī)進(jìn)行檢測點受力應(yīng)變分析，依此來判斷整體結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理。在選擇檢測點時往往都是承重較大的點，在結(jié)構(gòu)簡單，各部件之間相互作用力比較小的時候，這種檢測能夠滿足工程要求。但是現(xiàn)在的各種結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，僅僅靠檢測單純的幾個承重支柱的變形量，不能夠滿足對于復(fù)雜機(jī)構(gòu)的分析依據(jù)。因為各部件之間的相互作用力變得復(fù)雜， 各部件組合成一個有機(jī)的整體，對其進(jìn)行受力分析，必須整體考慮。這種情況下通過增加測試點，后將各個測試點的應(yīng)變量進(jìn)行分析，不能夠體現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理。將整個結(jié)構(gòu)中某一點的變形量進(jìn)行測試分析，以某一點的受力情況來推斷整個結(jié)構(gòu)的承載能力、結(jié)構(gòu)是否合理，已不適合現(xiàn)代設(shè)計發(fā)展要求。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有應(yīng)變檢測系統(tǒng)不能實現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體受力分析和實時監(jiān)測應(yīng)力集中點受力過大報警的問題，本實用新型提供了一種無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，不僅可以實現(xiàn)某一點的應(yīng)變檢測、變形量數(shù)據(jù)保存，而且還可以通過已知點的變形量計算出其他點的變形量、 進(jìn)而進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體受力分析，對應(yīng)力集中點超過承受力時報警。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，包括—個以上的應(yīng)變采集基站，包括一個以上應(yīng)變傳感器，采集待測結(jié)構(gòu)的變形信號并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號及對應(yīng)力集中點超過承受力時報警；一個以上信號接收放大中繼站，通過自組網(wǎng)與應(yīng)變采集基站相通，接收上述發(fā)送信號并對信號打包；信號接收機(jī)，通過GPRS與信號接收放大中繼站相通，用于接收上述打包后信號； 和PC機(jī)，通過INTERNET或RS232與信號接收機(jī)相連，安裝有三維模型受理分析軟件，進(jìn)行整體受力分析對應(yīng)力集中點超過承受力時報警。本實用新型實施例中，所述應(yīng)變采集基站包括用于將待測結(jié)構(gòu)的物理變形量轉(zhuǎn)化成模擬量的應(yīng)力檢測模塊、用于將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的AD模塊、用于打包數(shù)字量的CPU 和傳輸打包數(shù)字量的無線通信模塊，所述應(yīng)力檢測模塊與AD模塊電連接，所述AD模塊與無線通信模塊同時電連接CPU。本實用新型實施例中，所述應(yīng)變采集基站還包括風(fēng)速加速度檢測模塊、用于檢測應(yīng)變采集基站周圍環(huán)境溫度的溫度檢測模塊、用于檢測基站自身的工作電壓及工作溫度的基站電壓溫度檢測模塊，風(fēng)速加速度檢測模塊、溫度檢測模塊和基站電壓溫度檢測模塊均與CPU電連接。本實用新型實施例中，所述放大中繼站包括GPRS通信模塊、無線通信接收模塊、 中繼站電壓溫度檢測模塊和MCU，所述MCU輸入端電連接GPRS通信模塊、無線通信接收模塊和中繼站電壓溫度檢測模塊，所述MCU輸出端電連接GPRS通信模塊和無線通信接收模塊。本實用新型實施例中，所述無線通信網(wǎng)絡(luò)為ISM。本實用新型有益效果可以實現(xiàn)三維模型受力分析功能，并且實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的應(yīng)力集中點、承載點受力超過最大承載力，無線應(yīng)變系統(tǒng)節(jié)點使用簡單方便，無線通信網(wǎng)絡(luò)信號傳輸方穩(wěn)定、 抗干擾能力強(qiáng)，整個測量系統(tǒng)具有極高的測量精度，無線傳感器節(jié)點可以組成龐大的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，支持上千個測點同時進(jìn)行大型結(jié)構(gòu)試驗，易于安裝、保養(yǎng)、維護(hù)。

圖1為本實用新型原理示意圖；圖2為本實用新型應(yīng)變采集基站硬件構(gòu)成示意圖；圖3為本實用新型信號接收放大中繼站硬件構(gòu)成示意圖；圖中1、應(yīng)變采集基站，2、信號接收放大中繼站，3、信號接收機(jī)，4、PC機(jī)，5、GPRS 通信模塊，6、MCU，7、無線通信接收模塊，8、中繼站電壓溫度檢測模塊，9、應(yīng)力檢測模塊，10、 AD模塊，11、風(fēng)速加速度檢測模塊，12、溫度檢測模塊，13、CPU，14、無線通信模塊，15、基站電壓溫度檢測模塊。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明，下述說明僅是示例性的，不限定本實用新型的保護(hù)范圍。參考附圖1，一種無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，包括一個以上的應(yīng)變采集基站1、一個以上信號接收放大中繼站2、信號接收機(jī)3和PC機(jī)4，其中應(yīng)變采集基站1包括一個以上應(yīng)變傳感器，采集待測結(jié)構(gòu)的變形信號并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號給信號接收放大中繼站2 ；信號接收放大中繼站2通過自組網(wǎng)與應(yīng)變采集基站1相通，接收上述發(fā)送信號并對信號打包；信號接收機(jī)3通過GPRS與信號接收放大中繼站2相通，用于接收上述打包后信號；PC機(jī)通過INTERNET或RS232與信號接收機(jī)3相連，安裝有三維模型受理分析軟件可以對信號進(jìn)行歸類、整理、轉(zhuǎn)化、分析，形成待測待測結(jié)構(gòu)的變形曲線圖、應(yīng)力集中點超載報警。所述無線通信網(wǎng)絡(luò)為ISM，當(dāng)然本領(lǐng)域人員可以想到其可以采用GSM代替。參考附圖2，所述應(yīng)變采集基站1主要功能是采集待測結(jié)構(gòu)的變形量、對信號進(jìn)行處理、無線傳輸，其包括用于將待測結(jié)構(gòu)的物理變形量轉(zhuǎn)化成模擬量的應(yīng)力檢測模塊9、用于將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的AD模塊10、用于打包數(shù)字量的CPU13和傳輸打包數(shù)字量的無線通信模塊14，所述應(yīng)力檢測模塊9與AD模塊10電連接，所述AD模塊10與無線通信模塊 14同時電連接CPU13。為了確保應(yīng)變采集基站1溫度工作，所述應(yīng)變采集基站1還包括風(fēng)速加速度檢測模塊11、用于檢測應(yīng)變采集基站1周圍環(huán)境溫度的溫度檢測模塊12、用于檢測基站自身的工作電壓及工作溫度的基站電壓溫度檢測模塊15，風(fēng)速加速度檢測模塊11、溫度檢測模塊 12和基站電壓溫度檢測模塊15均與CPU13電連接。參考附圖3所述放大中繼站2包括GPRS通信模塊5、無線通信接收模塊7、中繼站電壓溫度檢測模塊8和MCU6，所述MCU6輸入端電連接GPRS通信模塊5、無線通信接收模塊 7和中繼站電壓溫度檢測模塊8，所述MCU6輸出端電連接GPRS通信模塊5和無線通信接收模塊7。其中無線通信接收模塊7用于接收應(yīng)變采集基站1發(fā)出信號，由MCU6對信號進(jìn)行打包，GPRS通信模塊5進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線傳輸。中繼站電壓溫度檢測模塊8檢測自身電源電壓及其工作溫度。本實用新型使用、工作過程如下先將待測結(jié)構(gòu)做成三維模型，然后在PC機(jī)4導(dǎo)入受力分析軟件，根據(jù)待測結(jié)構(gòu)的不同，確定需要檢測的位置，并在三維模型中做出相應(yīng)的編號。同時把檢測點以外的結(jié)構(gòu)做成檢測點的受力函數(shù)，當(dāng)檢測點有力的變化時，其他點依據(jù)設(shè)定函數(shù)獲知受力大小，進(jìn)而可以進(jìn)行待測結(jié)構(gòu)的整體受力分析。根據(jù)在三維模型中設(shè)定檢測點的位置、編號，在實際結(jié)構(gòu)中安放傳感器，并且使其編號與模型中的編號一致，使得在實際結(jié)構(gòu)中采集的應(yīng)變能夠傳至模型中相應(yīng)的位置。實際機(jī)構(gòu)的變形通過傳感器進(jìn)行采集，采集數(shù)據(jù)由應(yīng)變采集基站1 通過無線發(fā)送的方式送至信號接收機(jī)3后經(jīng)PC機(jī)4送至三維模型的預(yù)定檢測點。當(dāng)所有的檢測點都得到一次變形量時，三維模型受力分析軟件就可以求的其他相關(guān)點的受力大小， 以及整個結(jié)構(gòu)在相互作用力的影響下，整個機(jī)構(gòu)的應(yīng)力集中點、承受最大應(yīng)力點、以及任意一個點的受力大小均得到體現(xiàn)。應(yīng)變信號通過無線傳輸，信號穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)，使無線傳感器節(jié)點可以組成龐大的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，保證了對復(fù)雜大型結(jié)構(gòu)的檢測。檢測距離過大，可以通過信號接收放大中繼站2延長通信距離，可以對機(jī)構(gòu)某點變形曲線圖進(jìn)行描繪、 變形趨勢進(jìn)行預(yù)測，重要的是實現(xiàn)了對危險結(jié)構(gòu)、應(yīng)力集中點、超載報警的功能。
權(quán)利要求1.一種無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，其特征在于，包括一個以上的應(yīng)變采集基站(1)，包括一個以上應(yīng)變傳感器，采集待測結(jié)構(gòu)的變形信號并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號；一個以上信號接收放大中繼站(2)，通過自組網(wǎng)與應(yīng)變采集基站(1)相通，接收上述發(fā)送信號并對信號打包；信號接收機(jī)(3)，通過GPRS與信號接收放大中繼站(2)相通，用于接收上述打包后信號；和PC機(jī)，通過INTERNET或RS232與信號接收機(jī)(3)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，其特征在于所述應(yīng)變采集基站(1) 包括用于將待測結(jié)構(gòu)的物理變形量轉(zhuǎn)化成模擬量的應(yīng)力檢測模塊(9)、用于將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的AD模塊(10)、用于打包數(shù)字量的CPU (13)和傳輸打包數(shù)字量的無線通信模塊 (14)，所述應(yīng)力檢測模塊(9)與AD模塊(10)電連接，所述AD模塊(10)與無線通信模塊(14) 同時電連接CPU (13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，其特征在于所述應(yīng)變采集基站(1) 還包括風(fēng)速加速度檢測模塊(11)、用于檢測應(yīng)變采集基站(1)周圍環(huán)境溫度的溫度檢測模塊(12)、用于檢測基站自身的工作電壓及工作溫度的基站電壓溫度檢測模塊(15)，風(fēng)速加速度檢測模塊(11 )、溫度檢測模塊(12)和基站電壓溫度檢測模塊(15)均與CPU (13)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，其特征在于所述放大中繼站(2)包括GPRS通信模塊(5)、無線通信接收模塊(7)、中繼站電壓溫度檢測模塊(8)和MCU (6)，所述MCU (6)輸入端電連接GPRS通信模塊(5 )、無線通信接收模塊(7 )和中繼站電壓溫度檢測模塊(8 )，所述MCU (6)輸出端電連接GPRS通信模塊(5 )和無線通信接收模塊(7 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，其特征在于所述無線通信網(wǎng)絡(luò)為ISM0
專利摘要本實用新型公開了一種無線應(yīng)變檢測分析系統(tǒng)，包括一個以上的應(yīng)變采集基站，包括一個以上應(yīng)變傳感器，采集待測結(jié)構(gòu)的變形信號并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號及對應(yīng)力集中點超過承受力時報警；一個以上信號接收放大中繼站，通過自組網(wǎng)與應(yīng)變采集基站相通，接收上述發(fā)送信號并對信號打包；信號接收機(jī)，通過GPRS與信號接收放大中繼站相通，用于接收上述打包后信號；和PC機(jī)，通過INTERNET或RS232與信號接收機(jī)相連,安裝有三維模型受理分析軟件，進(jìn)行整體受力分析對應(yīng)力集中點超過承受力時報警。可以實現(xiàn)三維模型受力分析功能，并且實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的應(yīng)力集中點、承載點受力超過最大承載力。
文檔編號G01B21/32GK202002636SQ201120001758
公開日2011年10月5日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者杜玉杰, 林春錫, 石愛平, 紀(jì)延俊, 黃超 申請人:濱州學(xué)院