[发明专利]隧道初期支护拱架应变的无线监测方法

权利要求书

1.隧道初期支护拱架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、将所述第一电阻式应变片(7)紧密粘贴到二次衬砌钢筋(3)待测应变处的表面，用于随二次衬砌钢筋(3)的变形而变形；

步骤二、将第二电阻式应变片(8)固定于待测应变处周边；

步骤三、导线连接所述第一电阻式应变片(7)和第二电阻式应变片(8)，且在所述第一电阻式应变片(7)和第二电阻式应变片(8)外端导线连接串联连接的第一固定电阻(9)和第二固定电阻(10)，封闭连接形成惠斯通电桥(1)；

步骤四、连接RFID标签(2)，所述RFID标签(2)的电压信号输入口(13)和接地端(14)与所述惠斯通电桥(1)的第一连接点(11)和第二连接点(12)导线连接；用于采集两连接点间的电压差值信号，并将电压差值信号转换为射频数字信号；

所述第一固定电阻(9)和第一电阻式应变片(7)间的连接点为第一连接点(11)；所述第二电阻式应变片(8)和第二固定电阻(10)间的连接点为第二连接点(12)；

步骤五、将所述惠斯通电桥(1)的第三连接点(24)和第四连接点(25)均各与对应的电源连接；所述电源用于向所述惠斯通电桥(1)供电；

步骤六、将所述第二电阻式应变片(8)、第二固定电阻(10)和第一固定电阻(9)封装于一保护膜内；

步骤七、浇筑二次衬砌，所述第一电阻式应变片(7)、第一固定电阻(9)、第二固定电阻(10)、第二电阻式应变片(8)和RFID标签(2)浇筑在二次衬砌内；

步骤八、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)向各所述RFID标签(2)发射信号，激活各所述RFID标签(2)；并接收各所述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；

步骤九、所述数据采集处理仪(6)接收所述步骤六中传输的电压差值信号，根据如下公式，

求得到所述第一电阻式应变片(7)的应变，即为所述锚杆(3)待测应变处的应变；

其中，ΔU为第一连接点(11)和第二连接点(12)间的电压差值；

e为第二电阻式应变片(8)和第二固定电阻(10)阻值的比；

ΔR为第一电阻式应变片(7)的阻值变化值；

K为所述第一电阻式应变片(7)的灵敏度；

ε为所述第一阻式应变片(7)的应变；

R₁为第一阻式应变片(7)的初始电阻值。

所述RFID阅读器(5)发射信号，激活所述RFID标签(2)，接收所述RFID标签(2)通过射频信号发送的数字信号，并将数字信号还原为电压信号，通过数据线传输至数据采集处理仪(6)，得到所述二次衬砌钢筋应变。

2.根据权利要求1所述的隧道初期支护拱架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。

3.根据权利要求2所述的隧道初期支护拱架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)。

4.根据权利要求3所述的隧道初期支护拱架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)。