本實用新型涉及橋梁振幅監(jiān)測儀技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種橋梁三維振幅監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國公路和鐵路里程的快速增加，橋梁的數(shù)目也在快速增加，橋梁是交通運輸網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，橋梁是否能夠安全運營直接關(guān)系到國家及人民的生命財產(chǎn)安全，因此必須對橋梁的安全狀況進行監(jiān)測評估。近年來, 工程研究人員從橋梁的參數(shù)監(jiān)測出發(fā)，開展了橋梁安全狀態(tài)的評估工作，并取得了很大的進展，而對橋梁的監(jiān)測旨在檢查關(guān)鍵的設(shè)計參數(shù)并獲得必要的橋梁維護所需的記錄。根據(jù)交通部門的統(tǒng)計，橋梁垮塌事故發(fā)生的頻率有所上升，由此造成的經(jīng)濟損失和社會影響更是難以估量，所以預(yù)先對橋梁采取安全評估措施則可以大大減少橋梁發(fā)生事故的隱患。

正因如此，橋梁的安全監(jiān)測越來越受到重視，交通部門對大橋的安全性方面的要求也越來越嚴格，橋梁的安全監(jiān)測正日益成為土木工程學(xué)科中的一個非常活躍的研究方向。振幅作為橋梁安全評估監(jiān)測的關(guān)鍵參數(shù)之一，是橋梁監(jiān)測過程中必不可少的監(jiān)測參數(shù)，對橋梁的安全有著很大的影響。目前，工程界關(guān)于振幅測量的方法有很多，但都難以滿足遠程實時監(jiān)測及測量的要求。國內(nèi)外新近出現(xiàn)的散斑成像法、應(yīng)變測量法等對舊有振幅測量的方法進行了改進，但也存在諸如采集速度慢、實時性差、不便與計算機接口等缺點，在實際工程應(yīng)用中往往受到很大的限制。橋梁在建成后，受到風(fēng)荷載、車輛荷載、溫度和地震等因素的影響，為保證橋梁在上述條件下的安全運營，有必要對橋梁進行連續(xù)實時監(jiān)測。

從現(xiàn)有技術(shù)來看，目前國內(nèi)外用于振幅監(jiān)測的方法主要有：光纖光柵傳感器、全站儀、位移傳感器、加速度傳感器和激光測試方法。光纖光柵傳感器是一種接觸型傳感器，是國內(nèi)市場上的主導(dǎo)產(chǎn)品，它需要橋梁建設(shè)過程中預(yù)埋在橋板的特定部位，其最大的缺陷是光纖光柵經(jīng)重型車輛碾壓后容易折斷，而且對已建成的大橋無能為力；全站儀逐點掃描法的缺點是各測點不同步以及橋的變形量大時不可測；現(xiàn)有的位移傳感器也是一種接觸型傳感器，必須與測點相接觸，其缺點是對于難以接近點無法測量以及對橫向振幅測量有困難；現(xiàn)有的加速度傳感器同樣是一種接觸型傳感器，對于低頻靜態(tài)振幅鑒別效果差，為獲得振幅數(shù)據(jù)計算時必須進行兩次積分，精度不高，也無法實時監(jiān)測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種橋梁三維振幅監(jiān)測裝置，具有測量精度高、可遠程實時監(jiān)測報警的優(yōu)點以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：一種橋梁三維振幅監(jiān)測裝置，包括外殼，所述外殼的側(cè)面固定連接有安裝架，外殼的內(nèi)部設(shè)有PCB電路板；所述PCB電路板上焊接有主控處理芯片、三軸高精度加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊、信號處理模塊和通信模塊；所述主控處理芯片的輸入端電連接有三軸高精度加速度傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端，主控處理芯片的輸出端電連接有信號處理模塊和通信模塊的輸入端；所述電源模塊的輸出端電連接有主控處理芯片、三軸高精度加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、信號處理模塊和通信模塊的輸入端；所述三軸高精度加速度傳感器的輸出端電連接數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端；所述信號處理模塊的輸出端電連接有通信模塊的輸入端。

作為本實用新型進一步的方案：所述電源模塊設(shè)有多路電壓不同的輸出端。

作為本實用新型進一步的方案：所述電源模塊電連接通信電纜，通信電纜電源模塊為控處理芯片、三軸高精度加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊、信號處理模塊和通信模塊供電。

作為本實用新型進一步的方案：所述通信模塊上設(shè)有RS232串行通訊傳輸接口。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型有益效果：

本橋梁三維振幅監(jiān)測裝置，通過設(shè)置PCB電路板、主控處理芯片、三軸高精度加速度傳感器、信號處理模塊和通信模塊，PCB電路板為一嵌入式處理系統(tǒng)，三軸高精度加速度傳感器測得橋梁振幅的x、y、z向的振幅變化情況，可通過多軸的測量和優(yōu)化測量數(shù)據(jù)，解決了現(xiàn)有加速度傳感器精度不高的缺點，將數(shù)據(jù)送入主控處理芯片，信號處理模塊進行數(shù)據(jù)濾波、積分運算、坐標變換、數(shù)據(jù)校準等一系列處理，整理后的數(shù)據(jù)通過通信模塊發(fā)送至監(jiān)測中心，監(jiān)測中心可以隨時觀察橋梁的振幅變化數(shù)據(jù)，在振幅出現(xiàn)明顯變化且超過閾值時，遠程實時監(jiān)測報警，以供監(jiān)管部門及時對橋梁進行維護維修，從而達到預(yù)警的目的，解決了不能實時監(jiān)控的缺點。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實用新型的模塊連接圖。

圖3為本實用新型的電路原理圖。

圖中：1-外殼；11-安裝架；2-PCB電路板；21-主控處理芯片；22-三軸高精度加速度傳感器；23-數(shù)據(jù)采集模塊；24-電源模塊；25-信號處理模塊；26-通信模塊。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1-3，本實用新型實施例中，一種橋梁三維振幅監(jiān)測裝置，包括外殼1，外殼1的側(cè)面固定連接有安裝架11，外殼1通過安裝架11固定連接在橋梁的底部，外殼1的內(nèi)部設(shè)有PCB電路板2，PCB電路板2為一嵌入式處理系統(tǒng)，處理系統(tǒng)包括傳感器，傳感器測得的數(shù)據(jù)送入主控處理芯片，進行數(shù)據(jù)濾波、積分運算、坐標變換、數(shù)據(jù)校準等一系列處理，計算得到需求的振幅變化等物理量數(shù)據(jù)，送至通信部分作為結(jié)果輸出；PCB電路板2上焊接有主控處理芯片21、三軸高精度加速度傳感器22、數(shù)據(jù)采集模塊23、電源模塊24、信號處理模塊25和通信模塊26；主控處理芯片21的輸入端電連接有三軸高精度加速度傳感器22和數(shù)據(jù)采集模塊23的輸出端，電源模塊24的輸出端電連接有主控處理芯片21、三軸高精度加速度傳感器22、數(shù)據(jù)采集模塊23、信號處理模塊25和通信模塊26的輸入端；三軸高精度加速度傳感器22的輸出端電連接數(shù)據(jù)采集模塊23的輸入端，三軸高精度加速度傳感器22在加速度傳感器中有一種是三軸加速度傳感器，基于加速度的基本原理去實現(xiàn)工作的，加速度是個空間矢量，一方面，要準確了解物體的運動狀態(tài)，必須測得其三個坐標軸上的分量；另一方面，測量橋梁振幅，預(yù)先不知道橋梁上車輛的運動方向的，只有應(yīng)用三軸加速度傳感器來檢測加速度信號，實時測出結(jié)構(gòu)體振幅的x、y、z向振幅變化情況，可通過多軸的測量和優(yōu)化測量數(shù)據(jù)，解決了現(xiàn)有加速度傳感器精度不高以及不能實時監(jiān)控的缺點可以對橋梁的整個結(jié)構(gòu)空間進行測量，測量數(shù)據(jù)準確，將測得的電信號發(fā)送至主控處理芯片21和數(shù)據(jù)采集模塊23，、主控處理芯片21的輸出端電連接有信號處理模塊25和通信模塊26的輸入端；信號處理模塊25的輸出端電連接有通信模塊26的輸入端，主控處理芯片21接收到電信號，發(fā)送到信號處理模塊25，信號處理模塊25抽取特征信號，經(jīng)去干擾、分析、綜合、變換和運算等處理，經(jīng)過數(shù)據(jù)濾波、積分運算、坐標變換、數(shù)據(jù)校準等一系列處理，計算得到需求的振幅變化等物理量數(shù)據(jù)，將振幅變化等物理量數(shù)據(jù)傳輸至通信模塊26，通信模塊26上設(shè)有RS232串行通訊傳輸接口，RS232串行通訊時目前最常用的一種串行通訊接口，只需要一條信號線就可以進行數(shù)據(jù)的單向傳送，而且線路簡單，價格相對較低很適合廣泛的運用，可以對橋梁多個位置進行振幅測量，通信模塊26通過RS232串行通訊傳輸接口將數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測中心，使得監(jiān)測中心可以隨時查看橋梁的振幅變化；電源模塊24設(shè)有多路電壓不同的輸出端，電源模塊24電連接通信電纜，通信電纜通過電源模塊24為控處理芯片21、三軸高精度加速度傳感器22、數(shù)據(jù)采集模塊23、電源模塊24、信號處理模塊25和通信模塊26供電，使得裝置不會由于電力不足而發(fā)生問題，在振幅出現(xiàn)明顯變化且超過閾值時，遠程實時監(jiān)測報警，以供監(jiān)管部門及時對橋梁進行維護維修，從而達到預(yù)警的目的。

綜上所述；該橋梁三維振幅監(jiān)測裝置，通過設(shè)置PCB電路板2、主控處理芯片21、三軸高精度加速度傳感器22、信號處理模塊25和通信模塊26，PCB電路板2為一嵌入式處理系統(tǒng)，三軸高精度加速度傳感器22測得橋梁振幅的x、y、z向的振幅變化情況，可通過多軸的測量和優(yōu)化測量數(shù)據(jù)，解決了現(xiàn)有加速度傳感器精度不高的缺點，將數(shù)據(jù)送入主控處理芯片21，信號處理模塊25進行數(shù)據(jù)濾波、積分運算、坐標變換、數(shù)據(jù)校準等一系列處理，整理后的數(shù)據(jù)通過通信模塊26發(fā)送至監(jiān)測中心，監(jiān)測中心可以隨時觀察橋梁的振幅變化數(shù)據(jù)，在振幅出現(xiàn)明顯變化且超過閾值時，遠程實時監(jiān)測報警，以供監(jiān)管部門及時對橋梁進行維護維修，從而達到預(yù)警的目的，解決了不能實時監(jiān)控的缺點。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。