本實(shí)用新型屬于儀器測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種建筑結(jié)構(gòu)的頻率測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，房屋、橋梁垮塌事故屢有發(fā)生，給人民群眾的人身和財(cái)產(chǎn)安全帶來了極大的威脅。而在房屋和大跨度混凝土橋梁施工及成橋運(yùn)營過程中，應(yīng)力測試是評價(jià)其狀態(tài)的重要指標(biāo)。目前，市面上的應(yīng)力傳感器多為帶膜片的傳感器，大多依賴歐美進(jìn)口，價(jià)格昂貴，而且檢測控制系統(tǒng)復(fù)雜，實(shí)時(shí)性差，并不適合我國民用和公用建筑。

因此，設(shè)計(jì)出一款既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)力測量系統(tǒng)，為建筑的安全做好風(fēng)險(xiǎn)評估，成為當(dāng)前亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述背景技術(shù)提出的技術(shù)問題，本實(shí)用新型旨在提供一種建筑結(jié)構(gòu)的頻率測量系統(tǒng)，它結(jié)構(gòu)簡單、精度高、低成本，普遍適合當(dāng)今的民用和公用建筑。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

一種建筑結(jié)構(gòu)的頻率測量系統(tǒng)，包括主控制器、激勵(lì)電路、電平控制電路、振弦傳感器、接入檢測電路、輸出信號調(diào)理電路和顯示器，所述激勵(lì)電路的輸入端連接主控制器，所述電平控制電路的輸入端連接激勵(lì)電路的輸出端，電平控制電路的輸出端連接振弦傳感器的接入端，電平控制電路的控制端連接主控制器，所述接入檢測電路的輸入端連接振弦傳感器的接入端，接入檢測電路的輸出端連接主控制器，所述輸出信號調(diào)理電路的輸入端連接振弦傳感器的輸出端，輸出信號調(diào)理電路的輸出端連接主控制器，所述顯示器連接主控制器；主控制器向激勵(lì)電路輸入PWM信號，當(dāng)接入檢測電路檢測到振弦傳感器已接入測量系統(tǒng)，主控制器向電平控制電路發(fā)出控制信號，電平控制電路向振弦傳感器輸出激勵(lì)電路產(chǎn)生的激勵(lì)信號，振弦傳感器在激勵(lì)信號的作用下生成頻率檢測信號，并將頻率檢測信號經(jīng)輸出信號調(diào)理電路傳送給主控制器，主控制器將接收到的數(shù)據(jù)顯示在顯示器上。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述振弦傳感器包括一彈性殼體，彈性殼體內(nèi)部有中空區(qū)域，所述中空區(qū)域內(nèi)設(shè)有1根鋼弦、1個(gè)激勵(lì)線圈、1個(gè)接收線圈，激勵(lì)線圈和接收線圈的中心處均設(shè)有磁鐵，中空區(qū)域的兩端分別設(shè)有緊固夾頭，用于安裝鋼弦；所述激勵(lì)線圈接收激勵(lì)信號，使鋼弦在磁場中振動(dòng)，接收線圈接收鋼弦在磁場中振動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述激勵(lì)電路包括第一三極管、第一電感、第一電容、第一電解電容、第一電阻、第一二極管和第二二極管，所述第一三極管的基極接入主控制器輸出的PWM信號，第一三極管的基極經(jīng)第一電阻與電源電壓相連，第一三極管的發(fā)射極接地，第一三極管的集電極經(jīng)第一電感與電源電壓相連，第一電容的兩端分別連接電源電壓和地線，第一電解電容的負(fù)極接地，第一電解電容的正極連接第一二極管的陰極，第一二極管的陽極連接第一三極管的集電極，第二二極管的陽極接地，第二二極管的陰極連接第一三極管的集電極，第一電解電容的正極連接電平控制電路。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述電平控制電路包括第二三極管、第三三極管、第三二極管和第二～第五電阻，所述第二三極管的基極經(jīng)第二電阻與主控制器相連，第二三極管的發(fā)射極接地，第二三極管的集電極經(jīng)第三電阻與第三三極管的基極相連，第三三極管的基極經(jīng)第四電阻與第三三極管的發(fā)射極相連，第三二極管的陰極連接第三三極管的集電極，第三二極管的陽極接地，第三三極管的發(fā)射極經(jīng)第五電阻與激勵(lì)電路相連，第三三極管的集電極連接振弦傳感器的接入端。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述接入檢測電路包括雙列開關(guān)二極管、第一運(yùn)放、第二～第四電容和第六～第十電阻，所述雙列開關(guān)二極管包括第四二極管的第五二極管，第四二極管的陽極分別連接第五二極管的陰極，第四二極管的陰極連接電源電壓，第五二極管的陽極接地，第六電阻的一端經(jīng)第七電阻與電源電壓相連，第六電阻的另一端經(jīng)第二電容與地線相連，第八電阻的一端與第六電阻和第七電阻的公共端相連，第八電阻的另一端接地，第三電容的一端經(jīng)第九電阻與第六電阻和第七電阻的公共端相連，第三電容的另一端接地，第一運(yùn)放的正輸入端連接第四二極管陽極，第一運(yùn)放的負(fù)輸入端接入基準(zhǔn)電壓，第一運(yùn)放的輸出端連接第一運(yùn)放的負(fù)輸入端，第四電容的一端經(jīng)第十電阻與第一運(yùn)放的輸出端相連，第四電容的另一端連接主控制器。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，所述主控制器采用STC12LE5A60S2單片機(jī)。

采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果：

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，易于生產(chǎn)，廣泛適用于當(dāng)前民用和公用建筑。本實(shí)用新型能夠?qū)崟r(shí)讀取檢測結(jié)果，使用方便直觀，適合大規(guī)模推廣應(yīng)用，為建筑的安全做好風(fēng)險(xiǎn)評估，降低建筑風(fēng)險(xiǎn)帶來的生命財(cái)產(chǎn)損失。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成框圖。

圖2是本實(shí)用新型中激勵(lì)電路圖。

圖3是本實(shí)用新型中電平控制電路圖。

圖4是本實(shí)用新型中接入檢測電路圖。

標(biāo)號說明：R1～R10：第一～第十電阻；C1～C4：第一～第四電容；D1～D5：第一～第五二極管；Q1～Q3：第一～第三三極管；C：第一電解電容；L1：第一電感；U1：第一運(yùn)放。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種建筑結(jié)構(gòu)的頻率測量系統(tǒng)，包括主控制器、激勵(lì)電路、電平控制電路、振弦傳感器、接入檢測電路、輸出信號調(diào)理電路和顯示器。所述激勵(lì)電路的輸入端連接主控制器，所述電平控制電路的輸入端連接激勵(lì)電路的輸出端，電平控制電路的輸出端連接振弦傳感器的接入端，電平控制電路的控制端連接主控制器，所述接入檢測電路的輸入端連接振弦傳感器的接入端，接入檢測電路的輸出端連接主控制器，所述輸出信號調(diào)理電路的輸入端連接振弦傳感器的輸出端，輸出信號調(diào)理電路的輸出端連接主控制器，所述顯示器連接主控制器。

在本實(shí)施例中，振弦傳感器包括一彈性殼體，彈性殼體內(nèi)部有中空區(qū)域，所述中空區(qū)域內(nèi)設(shè)有1根鋼弦、1個(gè)激勵(lì)線圈、1個(gè)接收線圈，激勵(lì)線圈和接收線圈的中心處均設(shè)有磁鐵，中空區(qū)域的兩端分別設(shè)有緊固夾頭，用于安裝鋼弦。

振弦傳感器屬于頻率型傳感器，使用時(shí)將振弦傳感器埋設(shè)在待檢測的建筑結(jié)構(gòu)中。鋼弦的自振頻率與其張緊力的大小有關(guān)，在鋼弦?guī)缀纬叽绱_定之后，振弦振動(dòng)頻率的變化量，即可表征受力的大小。激勵(lì)線圈接收激勵(lì)信號產(chǎn)生磁場，鋼弦在磁場中振動(dòng)，鋼弦振動(dòng)后在磁場中切割磁力線，所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢由接收線圈采集并輸出，感應(yīng)電勢的交變頻率即為鋼弦振動(dòng)頻率。

如圖2所示，在本實(shí)施例中，激勵(lì)電路包括第一三極管Q1、第一電感L1、第一電容C1、第一電解電容C、第一電阻R1、第一二極管D1和第二二極管D2，所述第一三極管的基極接入主控制器輸出的PWM信號，第一三極管的基極經(jīng)第一電阻與電源電壓相連，第一三極管的發(fā)射極接地，第一三極管的集電極經(jīng)第一電感與電源電壓相連，第一電容的兩端分別連接電源電壓和地線，第一電解電容的負(fù)極接地，第一電解電容的正極連接第一二極管的陰極，第一二極管的陽極連接第一三極管的集電極，第二二極管的陽極接地，第二二極管的陰極連接第一三極管的集電極，第一電解電容的正極連接電平控制電路。

如圖3所示，在本實(shí)施例中，電平控制電路包括第二三極管Q2、第三三極管Q3、第三二極管D3和第二～第五電阻R2～R5，所述第二三極管的基極經(jīng)第二電阻與主控制器相連，第二三極管的發(fā)射極接地，第二三極管的集電極經(jīng)第三電阻與第三三極管的基極相連，第三三極管的基極經(jīng)第四電阻與第三三極管的發(fā)射極相連，第三二極管的陰極連接第三三極管的集電極，第三二極管的陽極接地，第三三極管的發(fā)射極經(jīng)第五電阻與激勵(lì)電路相連，第三三極管的集電極連接振弦傳感器的接入端。

如圖4所示，在本實(shí)施例中，接入檢測電路包括雙列開關(guān)二極管、第一運(yùn)放U1、第二～第四電容C2～C4和第六～第十電阻R6～R10，所述雙列開關(guān)二極管包括第四二極管D4的第五二極管D5，第四二極管的陽極連接第五二極管的陰極，第四二極管的陰極連接電源電壓，第五二極管的陽極接地，第六電阻的一端經(jīng)第七電阻與電源電壓相連，第六電阻的另一端經(jīng)第二電容與地線相連，第八電阻的一端與第六電阻和第七電阻的公共端相連，第八電阻的另一端接地，第三電容的一端經(jīng)第九電阻與第六電阻和第七電阻的公共端相連，第三電容的另一端接地，第一運(yùn)放的正輸入端連接第四二極管陽極，第一運(yùn)放的負(fù)輸入端接入基準(zhǔn)電壓，第一運(yùn)放的輸出端連接第一運(yùn)放的負(fù)輸入端，第四電容的一端經(jīng)第十電阻與第一運(yùn)放的輸出端相連，第四電容的另一端連接主控制器。

主控制器向激勵(lì)電路輸入PWM信號，當(dāng)接入檢測電路檢測到振弦傳感器已接入測量系統(tǒng)，主控制器向電平控制電路發(fā)出控制信號，電平控制電路向振弦傳感器輸出激勵(lì)電路產(chǎn)生的激勵(lì)信號，振弦傳感器在激勵(lì)信號的作用下生成頻率檢測信號，并將頻率檢測信號經(jīng)輸出信號調(diào)理電路進(jìn)行放大、選頻處理后傳送給主控制器，主控制器將接收到的數(shù)據(jù)顯示在顯示器上。根據(jù)待測建筑結(jié)構(gòu)均布活載荷標(biāo)準(zhǔn)值及系數(shù)，計(jì)算出對應(yīng)的振弦頻率閾值，當(dāng)測量出的頻率大于計(jì)算出的振弦頻率閾值，表明對應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)是安全的；當(dāng)測量出的頻率小于計(jì)算出的振弦頻率閾值，則表明對應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)已超過其設(shè)計(jì)載荷，有極大的垮塌風(fēng)險(xiǎn)。

以上實(shí)施例僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。