無線應變檢測分析系統的製作方法
2023-05-30 19:56:31 1
專利名稱：無線應變檢測分析系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無線應變檢測分析系統，用於橋梁、建築物、飛機、船舶的結構靜力測試，疲勞測試，載荷實驗，吊裝變形檢測等過程中實時應變檢測分析，對其運行狀態進行監控發展趨勢進行預測，對應力集中點超過承受力時報警。
背景技術：
目前，應變測試儀都是在整個結構中選出幾個測試點進行應變檢測，將檢測到的變形量傳到計算機進行檢測點受力應變分析，依此來判斷整體結構設計是否合理。在選擇檢測點時往往都是承重較大的點，在結構簡單，各部件之間相互作用力比較小的時候，這種檢測能夠滿足工程要求。但是現在的各種結構相當複雜，僅僅靠檢測單純的幾個承重支柱的變形量，不能夠滿足對於複雜機構的分析依據。因為各部件之間的相互作用力變得複雜， 各部件組合成一個有機的整體，對其進行受力分析，必須整體考慮。這種情況下通過增加測試點，後將各個測試點的應變量進行分析，不能夠體現整體結構設計是否合理。將整個結構中某一點的變形量進行測試分析，以某一點的受力情況來推斷整個結構的承載能力、結構是否合理，已不適合現代設計發展要求。
發明內容為了克服現有應變檢測系統不能實現結構整體受力分析和實時監測應力集中點受力過大報警的問題，本實用新型提供了一種無線應變檢測分析系統，不僅可以實現某一點的應變檢測、變形量數據保存，而且還可以通過已知點的變形量計算出其他點的變形量、 進而進行結構整體受力分析，對應力集中點超過承受力時報警。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是一種無線應變檢測分析系統，包括—個以上的應變採集基站，包括一個以上應變傳感器，採集待測結構的變形信號並將其轉換為數據，通過無線通信網絡發送信號及對應力集中點超過承受力時報警；一個以上信號接收放大中繼站，通過自組網與應變採集基站相通，接收上述發送信號並對信號打包；信號接收機，通過GPRS與信號接收放大中繼站相通，用於接收上述打包後信號； 和PC機，通過INTERNET或RS232與信號接收機相連，安裝有三維模型受理分析軟體，進行整體受力分析對應力集中點超過承受力時報警。本實用新型實施例中，所述應變採集基站包括用於將待測結構的物理變形量轉化成模擬量的應力檢測模塊、用於將模擬量轉化為數字量的AD模塊、用於打包數字量的CPU 和傳輸打包數字量的無線通信模塊，所述應力檢測模塊與AD模塊電連接，所述AD模塊與無線通信模塊同時電連接CPU。本實用新型實施例中，所述應變採集基站還包括風速加速度檢測模塊、用於檢測應變採集基站周圍環境溫度的溫度檢測模塊、用於檢測基站自身的工作電壓及工作溫度的基站電壓溫度檢測模塊，風速加速度檢測模塊、溫度檢測模塊和基站電壓溫度檢測模塊均與CPU電連接。本實用新型實施例中，所述放大中繼站包括GPRS通信模塊、無線通信接收模塊、 中繼站電壓溫度檢測模塊和MCU，所述MCU輸入端電連接GPRS通信模塊、無線通信接收模塊和中繼站電壓溫度檢測模塊，所述MCU輸出端電連接GPRS通信模塊和無線通信接收模塊。本實用新型實施例中，所述無線通信網絡為ISM。本實用新型有益效果可以實現三維模型受力分析功能，並且實時監測結構中出現的應力集中點、承載點受力超過最大承載力，無線應變系統節點使用簡單方便，無線通信網絡信號傳輸方穩定、 抗幹擾能力強，整個測量系統具有極高的測量精度，無線傳感器節點可以組成龐大的無線傳感器網絡，支持上千個測點同時進行大型結構試驗，易於安裝、保養、維護。
圖1為本實用新型原理示意圖；圖2為本實用新型應變採集基站硬體構成示意圖；圖3為本實用新型信號接收放大中繼站硬體構成示意圖；圖中1、應變採集基站，2、信號接收放大中繼站，3、信號接收機，4、PC機，5、GPRS 通信模塊，6、MCU，7、無線通信接收模塊，8、中繼站電壓溫度檢測模塊，9、應力檢測模塊，10、 AD模塊，11、風速加速度檢測模塊，12、溫度檢測模塊，13、CPU，14、無線通信模塊，15、基站電壓溫度檢測模塊。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明，下述說明僅是示例性的，不限定本實用新型的保護範圍。參考附圖1，一種無線應變檢測分析系統，包括一個以上的應變採集基站1、一個以上信號接收放大中繼站2、信號接收機3和PC機4，其中應變採集基站1包括一個以上應變傳感器，採集待測結構的變形信號並將其轉換為數據，通過無線通信網絡發送信號給信號接收放大中繼站2 ；信號接收放大中繼站2通過自組網與應變採集基站1相通，接收上述發送信號並對信號打包；信號接收機3通過GPRS與信號接收放大中繼站2相通，用於接收上述打包後信號；PC機通過INTERNET或RS232與信號接收機3相連，安裝有三維模型受理分析軟體可以對信號進行歸類、整理、轉化、分析，形成待測待測結構的變形曲線圖、應力集中點超載報警。所述無線通信網絡為ISM，當然本領域人員可以想到其可以採用GSM代替。參考附圖2，所述應變採集基站1主要功能是採集待測結構的變形量、對信號進行處理、無線傳輸，其包括用於將待測結構的物理變形量轉化成模擬量的應力檢測模塊9、用於將模擬量轉化為數字量的AD模塊10、用於打包數字量的CPU13和傳輸打包數字量的無線通信模塊14，所述應力檢測模塊9與AD模塊10電連接，所述AD模塊10與無線通信模塊 14同時電連接CPU13。為了確保應變採集基站1溫度工作，所述應變採集基站1還包括風速加速度檢測模塊11、用於檢測應變採集基站1周圍環境溫度的溫度檢測模塊12、用於檢測基站自身的工作電壓及工作溫度的基站電壓溫度檢測模塊15，風速加速度檢測模塊11、溫度檢測模塊 12和基站電壓溫度檢測模塊15均與CPU13電連接。參考附圖3所述放大中繼站2包括GPRS通信模塊5、無線通信接收模塊7、中繼站電壓溫度檢測模塊8和MCU6，所述MCU6輸入端電連接GPRS通信模塊5、無線通信接收模塊 7和中繼站電壓溫度檢測模塊8，所述MCU6輸出端電連接GPRS通信模塊5和無線通信接收模塊7。其中無線通信接收模塊7用於接收應變採集基站1發出信號，由MCU6對信號進行打包，GPRS通信模塊5進行遠距離無線傳輸。中繼站電壓溫度檢測模塊8檢測自身電源電壓及其工作溫度。本實用新型使用、工作過程如下先將待測結構做成三維模型，然後在PC機4導入受力分析軟體，根據待測結構的不同，確定需要檢測的位置，並在三維模型中做出相應的編號。同時把檢測點以外的結構做成檢測點的受力函數，當檢測點有力的變化時，其他點依據設定函數獲知受力大小，進而可以進行待測結構的整體受力分析。根據在三維模型中設定檢測點的位置、編號，在實際結構中安放傳感器，並且使其編號與模型中的編號一致，使得在實際結構中採集的應變能夠傳至模型中相應的位置。實際機構的變形通過傳感器進行採集，採集數據由應變採集基站1 通過無線發送的方式送至信號接收機3後經PC機4送至三維模型的預定檢測點。當所有的檢測點都得到一次變形量時，三維模型受力分析軟體就可以求的其他相關點的受力大小， 以及整個結構在相互作用力的影響下，整個機構的應力集中點、承受最大應力點、以及任意一個點的受力大小均得到體現。應變信號通過無線傳輸，信號穩定、抗幹擾能力強，使無線傳感器節點可以組成龐大的無線傳感器網絡，保證了對複雜大型結構的檢測。檢測距離過大，可以通過信號接收放大中繼站2延長通信距離，可以對機構某點變形曲線圖進行描繪、 變形趨勢進行預測，重要的是實現了對危險結構、應力集中點、超載報警的功能。
權利要求1.一種無線應變檢測分析系統，其特徵在於，包括一個以上的應變採集基站(1)，包括一個以上應變傳感器，採集待測結構的變形信號並將其轉換為數據，通過無線通信網絡發送信號；一個以上信號接收放大中繼站(2)，通過自組網與應變採集基站(1)相通，接收上述發送信號並對信號打包；信號接收機(3)，通過GPRS與信號接收放大中繼站(2)相通，用於接收上述打包後信號；和PC機，通過INTERNET或RS232與信號接收機(3)相連。
2.根據權利要求1所述無線應變檢測分析系統，其特徵在於所述應變採集基站(1) 包括用於將待測結構的物理變形量轉化成模擬量的應力檢測模塊(9)、用於將模擬量轉化為數字量的AD模塊(10)、用於打包數字量的CPU (13)和傳輸打包數字量的無線通信模塊 (14)，所述應力檢測模塊(9)與AD模塊(10)電連接，所述AD模塊(10)與無線通信模塊(14) 同時電連接CPU (13)。
3.根據權利要求2所述無線應變檢測分析系統，其特徵在於所述應變採集基站(1) 還包括風速加速度檢測模塊(11)、用於檢測應變採集基站(1)周圍環境溫度的溫度檢測模塊(12)、用於檢測基站自身的工作電壓及工作溫度的基站電壓溫度檢測模塊(15)，風速加速度檢測模塊(11 )、溫度檢測模塊(12)和基站電壓溫度檢測模塊(15)均與CPU (13)電連接。
4.根據權利要求1所述無線應變檢測分析系統，其特徵在於所述放大中繼站(2)包括GPRS通信模塊(5)、無線通信接收模塊(7)、中繼站電壓溫度檢測模塊(8)和MCU (6)，所述MCU (6)輸入端電連接GPRS通信模塊(5 )、無線通信接收模塊(7 )和中繼站電壓溫度檢測模塊(8 )，所述MCU (6)輸出端電連接GPRS通信模塊(5 )和無線通信接收模塊(7 )。
5.根據權利要求1所述無線應變檢測分析系統，其特徵在於所述無線通信網絡為ISM0
專利摘要本實用新型公開了一種無線應變檢測分析系統，包括一個以上的應變採集基站，包括一個以上應變傳感器，採集待測結構的變形信號並將其轉換為數據，通過無線通信網絡發送信號及對應力集中點超過承受力時報警；一個以上信號接收放大中繼站，通過自組網與應變採集基站相通，接收上述發送信號並對信號打包；信號接收機，通過GPRS與信號接收放大中繼站相通，用於接收上述打包後信號；和PC機，通過INTERNET或RS232與信號接收機相連,安裝有三維模型受理分析軟體，進行整體受力分析對應力集中點超過承受力時報警。可以實現三維模型受力分析功能，並且實時監測結構中出現的應力集中點、承載點受力超過最大承載力。
文檔編號G01B21/32GK202002636SQ201120001758
公開日2011年10月5日 申請日期2011年1月6日 優先權日2011年1月6日
發明者杜玉傑, 林春錫, 石愛平, 紀延俊, 黃超 申請人:濱州學院