[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

说明书

本发明公开了一种铁路隧道二次衬砌结构表面应变的无线监测方法，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；步骤二、将RFID标签的电压信号输入口和接地端分别与各电阻式应变与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待测应变处的表面，其用于随二次衬砌结构变形而变形；步骤五、使RFID阅读器进入RFID标签的射频识别范围。通过该方法不需要为应变片连接大量长的数据线，能够减少工作量，同时提高数据采集的效率。

技术领域

本发明属于铁路隧道二次衬砌结构监测技术领域，具体涉及一种铁路隧道二次衬砌结构表面应变的无线监测方法。

背景技术

在隧道施工过程中，为了分析二次衬砌结构的受力情况，以及为初期支护的动态设计提供参考依据，需要对钢拱架的应力进行监测。

目前通常采用的二次衬砌结构受力监测方法是：(1)通过在二次衬砌结构内部埋设压力盒，然后将数据线引出隧道外，连接采集仪进行数据采集。(2)在二次衬砌结构表面埋设应变片，然后通过数据线连接采集仪进行数据采集。

以上方法均需要每一个压力盒和应变片连接数据线，然后将数据线引出至每一个数据采集箱，通常数公里的隧道采用大量的数据线，工作量巨大，采集工作繁琐，工作效率低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种铁路隧道二次衬砌结构表面应变的无线监测方法，通过该方法不需要为应变片连接大量长的数据线，能够减少工作量，同时提高数据采集的效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种铁路隧道二次衬砌结构表面应变的无线监测方法，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标签的电压信号输入口和接地端分别与各电阻式应变与固定电阻间的连接点连接；RFID标签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待测应变处的表面，其用于随二次衬砌结构变形而变形；

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RFID标签，RFID标签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，还用于向惠斯通电桥供电；

步骤四、浇筑二次衬砌，惠斯通电桥和RFID标签均被浇筑在二次衬砌内；

步骤五、将RFID阅读器和数据采集处理仪连接；使RFID阅读器进入RFID标签的射频识别范围；

RFID阅读器向RFID标签发射信号，激活RFID标签；并接收RFID标签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、数据采集处理仪接收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，即为二次衬砌结构待测应变处的应变；

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；