[发明专利]用于相似材料模拟实验的无线应力和位移测量系统及方法在审
申请号: | 202211539010.3 | 申请日: | 2022-12-01 |
公开(公告)号: | CN115792184A | 公开(公告)日: | 2023-03-14 |
发明(设计)人: | 张立波;江宁;陈绍杰;刘瑞;朱凯静;姚德浩;吕科;盛守前;张鑫源;蒋春林;叶磊;孟书宇;苏全宝;鲁浪 | 申请(专利权)人: | 山东科技大学 |
主分类号: | G01N33/24 | 分类号: | G01N33/24;G01D21/02 |
代理公司: | 青岛众智源知识产权代理事务所(普通合伙) 37355 | 代理人: | 张红凤 |
地址: | 266590 山东省青岛*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 相似 材料 模拟 实验 无线 应力 位移 测量 系统 方法 | ||
1.一种用于相似材料模拟实验的无线应力和位移测量系统,其特征在于,其包括:
无线应力传感器和信号接收器,所述的无线应力传感器布置在试验台上相似材料的预定位置;
所述的无线应力传感器包括盒体和集成设置在盒体内的测量元件、应力信号产生器、高频信号发生器、信号调制器和天馈系统一;盒体的一部分或者整体作为测量元件,所述的测量元件用于感测应力值;所述的应力信号产生器用于对测量元件产生的测量数据信号进行处理,并使其具备合适的信号强度;所述的高频信号发生器用于产生信号辐射所需的高频载波信号;所述的信号调制器用于实现测量数据信号对高频载波信号的调制,并附上一段带有传感器编号的编码;所述的天馈系统一用于将处理的高频信号向外界辐射;
所述的信号接收器至少设置有四个,其分别布置在相似材料的边角处;所述的信号接收器包括信号解调器和天馈系统二,所述的天馈系统二用于接收无线应力传感器发出的信号;所述的信号解调器用于对天馈系统二传来的信号进行解调,获取传感器编号、应力信息以及接收到信号的时间。
2.一种用于相似材料模拟实验的无线应力和位移测量方法,其特征在于:测量方法包括以下步骤:
a、安装如权利要求1所述的一种用于相似材料模拟实验的无线应力和位移测量系统,待相似材料、无线应力传感器和信号接收器均布置完毕后,准确测绘信号接收器的相对位置,对无线应力传感器和信号接收器进行组网;
b、无线应力传感器的测量与实验同时开始,在对相似材料进行一系列开挖或加载实验操作过程中,无线应力传感器随相似材料一起运动并持续测量;无线应力传感器发出一段搭载应力测量数据和传感器编号无线信号,该无线信号被不同位置的信号接收器先后接收,通过信号被接收到的时间差即可确定无线应力传感器的空间位置,即获得相似材料的应力和位移值;
c、实验完成后,对相似材料拆除清理时,通过最后记录的无线应力传感器的位置,先对无线应力传感器进行定位、拆除、回收,然后进行相似材料的整体拆除和清理。
3.根据权利要求2所述的一种用于相似材料模拟实验的无线应力和位移测量方法,其特征在于:在测量过程中,无线应力传感器持续发出无线信号,该无线信号包括应力信息和传感器编号两部分。
4.根据权利要求3所述的一种用于相似材料模拟实验的无线应力和位移测量方法,其特征在于:由于无线应力传感器和信号接收器相隔一定距离的相似材料,无线信号在相似材料中保持恒等的传播速度,那么无线应力传感器发射信号时间和信号接收器收到信号时间存在一定的延迟,对比多个信号接收器对同一无线应力传感器的接收信号时间延迟,可以获得不同传感器的接收时间差异。
5.根据权利要求4所述的一种用于相似材料模拟实验的无线应力和位移测量方法,其特征在于:根据无线信号被多个信号接收器接收时间的差异和无线信号在相似材料中的传播速度,联立方程计算无线应力传感器和不同信号接收器间的距离,进而获得无线应力传感器相对于信号接收器的位置,结合已知信号接收器的位置坐标来确定无线应力传感器所在位置的空间坐标。
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