[实用新型]基于加速度传感器的桥梁拉索振动频率检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及桥梁工程安全技术领域，具体涉及基于加速度传感器的桥梁拉索振动频率检测装置。

背景技术

随着我国桥梁数量的迅速增长和桥梁运营环境的日趋复杂严苛，桥梁工程的安全问题日益突出。据不完全统计，1999～2012年期间我国共发生桥梁垮塌事故近50起，造成了巨大的生命财产损失和恶劣的社会影响。桥梁结构的安全正受到政府和社会日益广泛的关注。拉索是一种高效承受拉力的结构构件，广泛地应用于斜拉桥、悬索桥、拱桥等大型索承重桥梁中。作为主要承力构件，拉索的服役性能直接关系到桥梁的整体安全性，在桥梁安全服役运营中扮演着至关重要的角色。在桥梁使用过程中，拉索往往由于腐蚀和振动等原因受到损害，作为张拉结构的重要构件，拉索损害将会给桥梁带来灾难性的后果。受到损坏的拉索，将发生变化索力变化（松弛），从而影响结构内力分布和结构线型，拉索的严重锈蚀甚至可能引起断裂，进而引起结构的坍塌，近年发生的桥梁垮塌事故中，相当一部分是拉索承重桥梁由于拉索断裂导致的恶性桥梁倒塌，如1999年的重庆綦江彩虹桥、2001年宜宾南门长江大桥、2011年福建武夷山公馆大桥、2011年新疆孔雀河大桥等。因此，对桥梁中的拉索构件进行安全性评估的重要性正日益凸显。

拉索构件健康性评定和安全性评估的主要内容是索力测试，索承重结构的索力测试是整个结构受力评估的关键因素之一，是分析结构当前受力状态和评定结构健康状况的重要依据。对于服役状态下的拉索构件索力测试，目前最主要也是几乎唯一可行的方法是频率法，其理论基础为弦振理论，通过测试得到拉索的振动频率后再根据拉索频率、刚度和边界条件，来计算拉索索力，因此拉索振动频率测试的精度直接关系到拉索构件安全性控制。因此，桥梁拉索振动频率检测对于拉索构件健康性评定和安全性评估而言，具有非常重要的作用。

目前，桥梁拉索振动频率检测都是针对单根桥梁拉索进行检测的，一般采用压电式传感器，通过压电式传感器采集每一个桥梁拉索的振动信息，然后通过微处理器对振动信息依次进行中值滤波、傅立叶变换得到桥梁拉索的振动频率。

但是，现有技术的桥梁拉索振动频率检测的技术方案存在显著的缺陷不足：

（1）现有技术的桥梁拉索振动频率检测的技术方案中用于采集拉索振动频率传感器多采用压电式传感器，一方面这种传感器对于低频的测试效果较差，因为压电式传感器的电路通常会持续放电，并且测量低频信号时电荷量则因频率过低得不到及时补充而造成测量显著误差；而斜拉桥、悬索桥的拉索构件属于典型的长柔性构件，其振动频率属低频范围，如南京长江二桥南汊桥628m主跨的各拉索振动基频为0.3635～1.0256Hz，日本多多罗大桥斜拉索振动基频为0.26～1.05Hz，苏通长江大桥最长斜拉索基频仅为约0.2Hz。另一方面，压电式传感器输出的信号为模拟信号，因此后续还需要转换电路才能将输出的模拟信号送入微处理器进行处理。因此现有的压电式传感器在拉索频率测试中往往难以取得令人满意的效果，极大地影响索力测试的精度效果，电路结构复杂。

（2）现有技术的桥梁拉索振动频率检测的技术方案为单点装置，只能针对单根拉索进行单点测量，而且测量的设备采用有线电缆连接，安装布线复杂，携带比较麻烦而且由于电缆较长，导致设备受外围的信号干扰大，而且不能同时测量多根拉索，对于桥梁拉锁的测量效率非常低下，而且还不便于对于多根拉素测量结果不能进行比对，达不到精确测量的要求。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种检测精度高、电路结构简单、无需布线、安装简单快捷、抗干扰能力强、检测速度快、测量效率高、便于携带、方便操作、稳定性好、功耗低、通用性好、应用范围广的基于加速度传感器的桥梁拉索振动频率检测装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于加速度传感器的桥梁拉索振动频率检测装置，包括主机和多个从机，所述主机包括主控制器、主通信模块、存储模块、主电源模块、显示模块，所述主控制器分别与主通信模块、存储模块、显示模块相连，所述主电源模块分别与主控制器、主通信模块、存储模块、显示模块相连；所述从机包括从控制器、数字加速度传感器、从通信模块、从电源模块，所述从控制器分别与数字加速度传感器、从通信模块相连，所述从电源模块分别与从控制器、数字加速度传感器、从通信模块相连，所述从通信模块与主通信模块相连，所述主通信模块、从通信模块均为无线通信模块，所述多个从机的从通信模块分别通过无线网络与主通信模块相连。