[发明专利]太阳能供电的钢结构无线自调零应变检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及钢结构应力检测技术领域，尤其涉及一种适用于钢结构施工阶段与使用阶段的全天候应力检测诊断的太阳能供电的用于钢结构应力检测的无线自调零应变检测装置。

背景技术

在我国，钢结构建筑由于材料的单一与高强特性，被普遍用于大型公共和工业建筑中，例如超高层建筑、大型体育场馆，机场，展览馆，大型工业厂房、大型桥梁等等。这一类大型建筑的安全性极为重要，因此对其安全性能要求也极高。而结构构件的应力往往是反映结构受力状态最直接的表现。因此，无论在钢结构建筑的施工安装阶段还是投入使用阶段，检测构件的应力值变化，与设计理论值进行比较，从而掌握结构的内力变化特性，可以适时诊断其安全性，对社会安全生产和生活有着重大意义。但是，按目前现有的检测手段，要及时更要时时掌握钢结构应力变化，存在很大的局限性，更有大部分情况是不可实现的。

现有的钢结构应力检测的相关技术主要情况如下：

(1)有线应变检测设备。常见的如电阻式应变传感设备、光纤光栅应变传感设备、振弦式应变传感设备，被用于传统的土木工程应力应变检测，经过多年的发展，技术上已经相当成熟。但是，其有线的特征使其缺陷非常明显，由于需要用到大量的线路来提供电能、产生光源(光纤光栅)及传输数据，因此需要耗费大量的时间和费用在线路的安装、布置与维护上。结构规模越大，测点越多，其耗费越大。而且在某些复杂环境与特殊情况下，线路安装基本不可能，而日后用于线路的断线、故障的维护都会影响的检测工作的效率与稳定。

(2)无线应变检测设备。目前已出现一些初期的无线应变检测产品，但是在技术与功能上存在着极大的局限性，还不成熟。目前已见报导的无线应变传感设备主要有两种。一种是以有线应变检测设备为基础，在局部区域内仍然采用有线连接进行数据采集，并在该区域内设置数据采集与无线信号收发基站，将该局部区域内采集到的应变数据以无线信号的形式发送出来，可以称之为准无线测量系统。另一种是基于集成电路模块化设计的无线应变传感设备，其在数据采集、处理及传输上均已实现了真正无线传感的理念，但在耗能、供能模式以及初始调零化设置上还存在较大的缺陷，没法用于实践。比如现有产品采用电池供电，必然涉及到一个电池更换及使用寿命的问题，不能适用于真正的长期监测；而采用电源，引入线路又违背了无线设计的初衷。另一方面，应变传感设备在用于测试前必须有一个初始调零步骤，这个步骤必须在设备安装于被检测对象上之后进行，且可能反复进行多次，因此实现应变片的初始调零功能是产品实用化的必备环节，现有的无线应变测试设备还无法实现自动调零功能，这在某些特殊环境与条件下，在需要反复多次进行初始调零的情况下，很不方便甚至无法实现。

(3)专业型钢结构应变检测设备。目前的土木建筑应力应变检测技术中没有专门针对钢结构建筑的专业应变检测设备。考虑到钢结构建筑有其自身的特殊性，比如钢材材质比较特殊、应力应变检测范围与钢材强度范围相关、检测测点无法埋入式安装、建筑物规模相对比较大型等特性，决定了传统的土木建筑应力应变检测系统在使用上会碰到很大的局限性。因此，迫切需要开发专业的适用于钢结构建筑的应力应变检测设备。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种太阳能供电的钢结构无线自调零应变检测装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种太阳能供电的钢结构无线自调零应变检测装置，它主要由数据采集基站和若干个检测单元组成；其中，数据采集基站主要由计算机工作站和无线网络收发基站相连组成，无线网络收发基站包括无线收发模块；检测单元主要由自动化调零与量程可调应变传感模块、太阳能供电模块、无线收发模块和中央处理模块组成，太阳能供电模块分别与自动化调零与量程可调应变传感模块、无线收发模块和中央处理模块相连，自动化调零与量程可调应变传感模块和无线收发模块均与中央处理模块相连。

进一步地，所述自动化调零与量程可调应变传感模块主要由电阻应变片、自动化调零测试桥路、电压放大器、滤波去噪器、模数转换器和应变电路控制芯片组成。其中，电阻应变片、自动化调零测试桥路、电压放大器、滤波去噪器、模数转换器依次相连，应变电路控制芯片分别与自动化调零测试桥路、电压放大器、滤波去噪器和模数转换器相连。

进一步地，所述太阳能供电模块主要由太阳能电池板、充电控制保护装置、蓄电池、智能开关电路、稳压模块和能量信息模块组成。其中，太阳能电池板、充电控制保护装置、蓄电池、智能开关电路、稳压模块依次相连，能量信息模块与蓄电池相连。