專利名稱：無(wú)線應(yīng)力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于測(cè)量應(yīng)力的裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)線應(yīng)力傳感器。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代化工業(yè)水平的不斷提高，大量的土木工程設(shè)施得到籌建和使用，工程結(jié)構(gòu)正朝著大型化、復(fù)雜化、智能化和多元化的方向發(fā)展。然而近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的工程事故屢見不鮮，如橋梁的突然折斷、隧道驟然倒塌等，造成了重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，引起了人們對(duì)于工程安全性的巨大關(guān)注。加強(qiáng)建筑工程監(jiān)測(cè)，是保障施工安全的重要措施?，F(xiàn)有的工程施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用的大多是有線傳輸?shù)膽?yīng)力測(cè)試系統(tǒng)。而在實(shí)際施工安裝中，有線傳輸系統(tǒng)需要布置大量線纜，這一方面增加了線纜材料與人工方面的費(fèi)用，另一方面線纜越多，產(chǎn)生故障的可能性也越大，檢測(cè)和排除線纜故障也比較困難，同時(shí)在工程施工中受到工程爆破而損壞的幾率大大增加；線纜的日常維護(hù)工作也比較繁重，甚至在一些復(fù)雜的大型結(jié)構(gòu)上，布設(shè)線纜和測(cè)點(diǎn)是不被允許的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型就是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種故障率低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的無(wú)線應(yīng)力傳感器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案，本實(shí)用新型包括應(yīng)力計(jì)、處理單元、電源單元、信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元、無(wú)線收發(fā)單元，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)處理單元分別與電源單元、信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元、無(wú)線收發(fā)單元相連，信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元與應(yīng)力計(jì)相連。作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型還包括存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元與所述處理單元相連。作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型還包括溫度傳感器，溫度傳感器與所述處理單元相連。作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型所述處理單元采用微處理器。作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型所述信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元包括激振電路和信號(hào)處理電路，激振電路包括升壓芯片及充放電電容；信號(hào)處理電路包括運(yùn)算放大器芯片； 激勵(lì)電路與信號(hào)處理電路之間通過(guò)光耦進(jìn)行隔離。其次，本實(shí)用新型所述無(wú)線收發(fā)單元由無(wú)線收發(fā)芯片及其外圍匹配電路構(gòu)成。 另外，本實(shí)用新型所述處理單元、電源單元、信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元、無(wú)線收發(fā)單元、存儲(chǔ)單元封裝在密閉的腔體中，并通過(guò)鋼夾固定在應(yīng)力計(jì)上。本實(shí)用新型有益效果本實(shí)用新型通過(guò)無(wú)線收發(fā)單元實(shí)現(xiàn)了應(yīng)力監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳輸，無(wú)需布置大量電纜，故障率低、成本低、維護(hù)方便。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案不僅局限于以下內(nèi)容的表述。圖I是本實(shí)用新型功能結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元電路原理框圖。圖3是本實(shí)用新型外觀結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，201為密封的腔體、202為應(yīng)力計(jì)、203為鋼夾。
具體實(shí)施方式
如圖所示，本實(shí)用新型包括應(yīng)力計(jì)202、處理單元、電源單元、信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元、無(wú)線收發(fā)單元，處理單元分別與電源單元，信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元，無(wú)線收發(fā)單元， 信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元與應(yīng)力計(jì)202相連。本實(shí)用新型還包括存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元與所述處理單元相連。存儲(chǔ)單元負(fù)責(zé)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的地址、應(yīng)力及溫度等信息。本實(shí)用新型還包括溫度傳感器，溫度傳感器與所述處理單元相連。所述處理單元采用微處理器。本實(shí)用新型在處理單元的控制下，在固定的時(shí)間間隔內(nèi)通過(guò)信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元實(shí)時(shí)地讀取應(yīng)力計(jì)202的應(yīng)力及溫度等參數(shù)，監(jiān)測(cè)土木結(jié)構(gòu)的受力情況，把信息存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元中，并通過(guò)無(wú)線收發(fā)單元將讀取到的應(yīng)力及溫度參數(shù)發(fā)送出去。同時(shí)還可以作為中繼節(jié)點(diǎn)，中繼其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)。所述信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元包括激振電路和信號(hào)處理電路，激振電路包括升壓芯片及充放電電容；信號(hào)處理電路包括運(yùn)算放大器芯片；激勵(lì)電路與信號(hào)處理電路之間通過(guò)光耦進(jìn)行隔離。激振電路負(fù)責(zé)對(duì)應(yīng)力計(jì)202進(jìn)行激勵(lì)，信號(hào)處理電路負(fù)責(zé)將采集到微弱的頻率信號(hào)進(jìn)行放大并濾波，送給處理單元。采用升壓芯片來(lái)代替變壓器模塊，進(jìn)一步降低了模塊的尺寸，實(shí)現(xiàn)小型化。所述無(wú)線收發(fā)單元由無(wú)線收發(fā)芯片及其外圍匹配電路構(gòu)成。無(wú)線收發(fā)單元負(fù)責(zé)將采集到的應(yīng)力計(jì)202數(shù)據(jù)以無(wú)線的方式發(fā)送出去，可使用ISM頻段，傳輸距離可達(dá)IOOm以上。所述處理單元、電源單元、信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元、無(wú)線收發(fā)單元、存儲(chǔ)單元封裝在密閉的腔體中，并通過(guò)鋼夾203固定在應(yīng)力計(jì)202上。密閉的腔體與外部可設(shè)置有兩處接口，一處是與應(yīng)力計(jì)202的接口，通過(guò)導(dǎo)線連接；另一處是與天線的接口，通過(guò)同軸傳輸線連接。腔體上的這兩處接口處均做密封性處理。上述設(shè)置將處理電路和應(yīng)力計(jì)202集成到一起，節(jié)省了相當(dāng)長(zhǎng)的線纜，可以避免線纜在工程施工爆破中被損壞造成的損失。由于沒有線纜布線的要求，傳感器節(jié)點(diǎn)非常易于安裝和拆卸，可以根據(jù)監(jiān)測(cè)要求自由布置，并且在比較危險(xiǎn)的場(chǎng)合下仍便于保持對(duì)土木結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)。另外，密閉的腔體具有防水功能。本實(shí)用新型可采用低壓低功耗的設(shè)計(jì)方法，基本上處于休眠狀態(tài)；微處理器大部分電路及所有外部電路處于關(guān)斷狀態(tài)，只有在定時(shí)喚醒和無(wú)線喚醒中才正常工作，保持對(duì)節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)和外界的連接，這使得在實(shí)際應(yīng)用中采用常見的5號(hào)AA電池即可完成對(duì)模塊的供電，同時(shí)續(xù)航能力達(dá)兩年以上。本實(shí)用新型的工作形式如下平時(shí)處于休眠狀態(tài)，其整體消耗電流為幾個(gè)微安級(jí)別，在兩種情況下會(huì)被喚醒。一種是定時(shí)喚醒，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力信息和溫度信息，之后對(duì)信息進(jìn)行儲(chǔ)存記錄；另外一種是無(wú)線喚醒，當(dāng)外部有信號(hào)主動(dòng)呼叫時(shí)，在雙方建立握手連接后，會(huì)將所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸出去，傳送數(shù)據(jù)的格式包括節(jié)點(diǎn)的地址信息，應(yīng)力信息以及溫度信息。在定時(shí)喚醒中，若監(jiān)測(cè)到節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力信息超過(guò)所設(shè)置的警戒值時(shí)，會(huì)對(duì)整個(gè)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行呼叫，發(fā)出該節(jié)點(diǎn)的報(bào)警信息?？梢岳斫獾氖牵陨详P(guān)于本實(shí)用新型的具體描述，僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而并非受限于本實(shí)用新型實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.無(wú)線應(yīng)力傳感器，包括應(yīng)力計(jì)(202)、處理單元、電源單元、信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元、無(wú)線收發(fā)單元，其特征在于處理單元分別與電源單元，信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元，無(wú)線收發(fā)單元，信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元與應(yīng)力計(jì)(202)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述無(wú)線應(yīng)力傳感器，其特征在于還包括存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元與所述處理單元相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述無(wú)線應(yīng)力傳感器，其特征在于還包括溫度傳感器，溫度傳感器與所述處理單元相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述無(wú)線應(yīng)力傳感器，其特征在于所述處理單元采用微處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述無(wú)線應(yīng)力傳感器，其特征在于所述信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元包括激振電路和信號(hào)處理電路，激振電路包括升壓芯片及充放電電容；信號(hào)處理電路包括運(yùn)算放大器芯片；激勵(lì)電路與信號(hào)處理電路之間通過(guò)光耦進(jìn)行隔離。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述無(wú)線應(yīng)力傳感器，其特征在于所述無(wú)線收發(fā)單元由無(wú)線收發(fā)芯片及其外圍匹配電路構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述無(wú)線應(yīng)力傳感器，其特征在于所述處理單元、電源單元、信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元、無(wú)線收發(fā)單元、存儲(chǔ)單元封裝在密閉的腔體中，并通過(guò)鋼夾(203)固定在應(yīng)力計(jì)(202)上。
專利摘要無(wú)線應(yīng)力傳感器屬于測(cè)量應(yīng)力的裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)線應(yīng)力傳感器。本實(shí)用新型提供一種故障率低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的無(wú)線應(yīng)力傳感器。本實(shí)用新型包括應(yīng)力計(jì)、處理單元、電源單元、信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元、無(wú)線收發(fā)單元，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)處理單元分別與電源單元、信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元、無(wú)線收發(fā)單元相連，信號(hào)激勵(lì)及信號(hào)處理單元與應(yīng)力計(jì)相連。
文檔編號(hào)G01L1/00GK202362097SQ201120463800
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者張宗楠, 王國(guó)欣 申請(qǐng)人:張宗楠, 王國(guó)欣