[发明专利]一种铁路隧道二次衬砌结构表面应变的无线监测方法

权利要求书

1.一种铁路隧道二次衬砌结构表面应变的无线监测方法，其特征在于，该无线监测方法如下：

步骤一、将两个完全相同的电阻式应变片串联连接，并和两个串联连接的固定电阻串联连接，并成环，形成惠斯通电桥；且在四个连接处均引出一导线；两个所述电阻式应变片与两个固定电阻的电阻值相同；

步骤二、将RFID标签(2)的电压信号输入口(13)和接地端(14)分别与各所述电阻式应变与固定电阻间的连接点连接；RFID标签(2)的电源两端分别与两个电阻式应变片间及两个固定电阻间的连接点连接；

步骤三、将其中一个电阻式应变片紧密贴附于二次衬砌结构(3)待测应变处的表面，其用于随二次衬砌结构(3)变形而变形；

另一个电阻式应变片和两个固定电阻固定于待测应变处的周边；并固定所述RFID标签(2)，所述RFID标签(2)用于采集电阻式应变与固定电阻间的两个连接点间的电压差值，还用于向所述惠斯通电桥供电；

步骤四、浇筑二次衬砌，所述惠斯通电桥(1)和RFID标签(2)均被浇筑在二次衬砌内；

步骤五、将RFID阅读器(5)和数据采集处理仪(6)连接；使RFID阅读器(5)进入所述RFID标签(2)的射频识别范围；

所述RFID阅读器(5)向所述RFID标签(2)发射信号，激活所述RFID标签(2)；并接收所述RFID标签(2)发送的射频数字信号，并将数字信号还原为电压差值信号，并传输；

步骤六、所述数据采集处理仪(6)接收所述步骤五中传输的电压差值信号，根据如下公式，

求得到贴附于待测应变处电阻式应变片的应变，即为所述二次衬砌结构(3)待测应变处的应变；

其中，ΔU为两连接点间的电压差值；

e为未贴附于待测应变处的电阻式应变片和与其连接的固定电阻的阻值比；

ΔR为贴附于待测应变处的电阻式应变片的阻值变化值；

K为贴附于待测应变处的电阻式应变片灵敏度；

ε为贴附于待测应变处的电阻式应变片的应变；

R₁为贴附于待测应变处的电阻式应变片的初始电阻值。

2.根据权利要求1所述的一种铁路隧道二次衬砌结构表面应变的无线监测方法，其特征在于，两个所述电阻式应变片的形状相同。

3.根据权利要求2所述的一种铁路隧道二次衬砌结构表面应变的无线监测方法，其特征在于，所述RFID阅读器(5)和数据采集处理仪(6)

均设置在隧道检测车上。

4.根据权利要求3所述的基于RFID技术的隧道初期支护二次衬砌结构应变的无线监测方法，其特征在于，所述电源为纽扣电池(17)。

5.根据权利要求4所述的基于RFID技术的隧道初期支护二次衬砌结构应变的无线监测方法，其特征在于，所述RFID标签(2)还包括标签射频芯片(15)和标签天线(16)；

所述标签射频芯片(15)与所述电压信号输入口(13)、接地端(14)、标签天线(16)和纽扣电池(17)均相连接；

所述标签射频芯片(15)用于接收所述电压差值信号，并将电压差值信号转化为射频数字信号，并发送至所述标签天线(16)。

6.根据权利要求5所述的基于RFID技术的隧道初期支护二次衬砌结构应变的无线监测方法，其特征在于，所述RFID阅读器(5)包括阅读器射频芯片(20)阅读器天线(21)、数据处理模块(22)和USB接口(23)，所述阅读器天线(21)、数据处理模块(22)均与所述阅读器射频芯片(20)相连接，所述USB接口(23)与所述数据处理模块(22)相连接；

所述阅读器射频芯片(20)通过所述阅读器天线(21)接收所述标签天线(16)发送的射频数字信号，并传输；所述阅读器射频芯片(20)还通过所述阅读器天线(21)向所述标签天线(16)发送信息；

所述数据处理模块(22)，用于接收所述阅读器射频芯片(20)发送的射频数字信号，并将所述射频数字信号转化为电压差值信号；

USB接口(23)，用于接收所述数据处理模块(22)发送的电压差值信号，并传输至数据采集处理仪(6)。

7.根据权利要求6所述的基于RFID技术的隧道初期支护二次衬砌结构应变的无线监测方法，其特征在于，两个所述固定电阻所和未贴附于待测应变处的电阻式应变片封装于一保护膜内。