[实用新型]紫蜂技术的桥梁信号采集与模态分析装置

说明书

技术领域： 

本实用新型涉及到一种紫蜂技术的桥梁信号采集与模态分析装置，它适用于桥梁动静挠度、振动、应变的测试。

背景技术： 

通畅的交通不仅是地区经济发展的保障，也是衡量现代社会生活品质的重要指标之一，而桥梁正是交通运输的咽喉，也是当代社会拥有的庞大固定资产。桥梁结构在建造与使用过程中可能会受到不利环境，如有害化学物质的侵蚀，遭受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为事故等外来作用，加上结构本身的自然老化，桥梁在其生命周期内必然发生结构状态的退化。但是，由于管理理念低下、养护技术落后和维护经费不足，加上某些城市桥梁建设期间工程质量的先天不足，导致桥梁提前出现各种病害、退化严重或引发相关的桥梁事故，给国家财产和人民生命安全带来巨大损失，造成不良社会后果。

目前测量桥梁挠度的有桥梁挠度仪，能够满足各种桥梁的挠度的动、静态测量，同时，它还可以用来测量大跨度结构物的柱、梁的变形，高层建筑、电视塔、起重机械、钻井平台等的振动位移。但有着布线麻烦，系统集成度不高的缺点，如果后续还要进行模态分析，还需要将被测物体上每个点的位置在所建模型上一一对应布线，如果测点较多，就显得非常麻烦。 

发明内容：本实用新型的目的就是要提供一种紫蜂技术的桥梁信号采集与模态分析装置，它能克服目前桥梁挠度仪测量所存在的问题。本实用新型的目的是这样实现的，紫蜂技术的桥梁信号采集与模态分析装置，包括程控放大器、模拟滤波器、减法器所组成，其特征在于：供电部分由锂电池供电模块组成，为仪器内部所有电器元件供电；远程计算机信号测试分析软件、紫蜂无线发射定位模块、DSP数据处理、16位模拟至数字转换器、模拟滤波器、程控放大器、振动应变传感器、可控供桥电压顺序串联；减法器、16位数字至模拟转换器顺序串联，同时与比较器并联；锂电池供电模块、可控供桥电压、程控放大器、16位数字至模拟转换器、比较器、16位模拟至数字转换器、DSP数据处理、紫蜂无线发射定位模块顺序与单片机控制并联。本实用新型适用于近距离无线连接，可以对桥梁多个点进行测试，同时测量桥梁的应变、振动和挠度等物理量，无需布线，大大节约了测试成本。采用紫蜂无线通讯技术设备成本低；数据传输可靠性高，安全性能高；体积很小，紫蜂还具有定位功能，定位出每个测点的位置坐标，后续进行模态分析时，就无需在模型上一一对应出每个测点，测量方便。 

附图说明： 

图1是本实用新型线路示意图；

1.锂电池供电模块，2.可控拱桥电压，3.振动应变传感器，4.程控放大器，5.模拟滤波器，6.减法器，7.16位数字至模拟转换器，8.比较器，9.16位模拟至数字转换器，10.单片机控制，11.DSP数据处理，12.紫蜂无线发射定位模块，13.远程计算机信号测试分析软件。

具体实施方式：下面结合附图对本实用新型作进一步说明； 

紫蜂技术的桥梁信号采集与模态分析装置，包括程控放大器4、模拟滤波器5、减法器6所组成，其特征在于：供电部分由锂电池供电模块1组成，为仪器内部所有电器元件供电；远程计算机信号测试分析软件13、紫蜂无线发射定位模块12、DSP数据处理11、16位模拟至数字转换器9、模拟滤波器5、程控放大器4、振动应变传感器3、可控供桥电压2顺序串联；减法器6、16位数字至模拟转换器7顺序串联，同时与比较器8并联；锂电池供电模块1、可控供桥电压2、程控放大器4、16位数字至模拟转换器7、比较器8、16位模拟至数字转换器9、DSP数据处理11、紫蜂无线发射定位模块12顺序与单片机控制10并联。具体实施时，本实用新型设置有硬件部分和软件部分。硬件部分，是仪器内设置了锂电池，统一为电器元件供电；信号采集部分则由可控供桥电压、内置振动应变传感器、程控放大器、模拟滤波器、减法器、16位数字至模拟转换器、比较器、16位模拟至数字转换器、单片机控制、DSP数据处理、紫蜂无线发射定位模块、远程计算机信号测试分析软件组成。软件部分主要是进行后续模态分析时使用的模态分析软件，该软件采用VC++平台开发的一款模拟振形分析的软件，结合紫蜂应变采集系统，能得到桥梁上面指定测点原始三维坐标和现在的三维坐标，从而得到桥梁的挠度，分析桥梁安全性能。

传感器供电：首先远程计算机信号测试分析软件通过紫蜂无线发射定位模块给一个命令给单片机控制，之后单片机控制可控供桥电路，输出供桥电压给振动应变传感器，为传感器提供工作电压。仪器内部电压信号平衡处理：同时，远程计算机中的信号测试分析软件通过紫蜂无线发射定位模块发送指令给单片机控制，单片机控制再给16位数字至模拟转换器发送指令，使16位数字至模拟转换器输出模拟电压进入减法器，进行运算，再经过比较器进行比较后，给单片机控制发送停止命令，将电路中内置电压除去，避免影响到测量信号。信号采集处理：振动应变传感器输出信号给程控放大器，信号经过放大之后进入模拟滤波器，滤去无关信号，将有用信号再经过16位模拟至数字转换器，转换成数字信号，之后进入DSP数据处理，最后通过单片机控制将信号转换成紫蜂无线发射定位模块所能识别的 信号，通过紫蜂无线发射定位模块传至并显示在远程计算机信号测试分析软件上。模态分析：在模态分析软件中建立相应测试的桥梁模型，并标出所测点数，根据紫蜂无线发射定位模块所采集到每个测点的三维坐标，使所建模型的测点与实际桥梁测点相对应，避免了手动一一对应每个测点，方便快捷的做出桥梁模型动画，更好的对桥梁安全性进行评估。