一種橋梁振動監測裝置的製作方法

2023-05-02 08:18:31 1

本實用新型涉及橋梁檢測領域，特別涉及一種橋梁振動監測裝置。

背景技術：

橋梁結構的振動特性(如自振特性、阻尼)是橋梁結構振動體系的基本特性指標，它僅與結構自身所固有的性質相關，而與外部荷載無關。橋梁振動特性是進行橋梁結構動力分析和研究橋梁結構抗震、抗風的重要基礎參數，通過對橋梁結構振動特性的測定，掌握橋結構固有特性參數的變化，分析結構的工作狀況和損傷情況，總結橋梁結構性能衰變的規律，為進一步橋梁檢測和健康評定提供重要支撐，具有十分重要的意義。

動圏式地震檢波器是將地面振動信號轉化為電振動的機電轉換裝置，其主要是由外殼、圓柱行磁鋼、環行彈簧片和線圈等組成，磁鋼被垂直的固定在外殼中央，線圈通過上下兩個彈簧片與外殼做軟連接，使它置於磁鋼和外殼之間環行磁通間隙間，能夠上下移動。當振動波傳到動圏式地震檢波器時，檢波器外殼連同磁鋼隨之發生振動，線圈則由於慣性而滯後於磁鋼，二者之間形成相對運動，線圈切割磁力線產生感應電動勢，輸出與振動周期相對應的電流信號，由於該電流信號比較微弱，且在傳輸線路上存在壓降損失，因此不適宜遠距離傳輸。

綜上所述，現有技術中的橋梁振動監測裝置，存在動圏式地震檢波器檢測的振動信號小，不適宜於遠距離傳輸的問題。

技術實現要素：

本實用新型實施例提供一種橋梁振動監測裝置，可以解決現有技術中，存在動圏式地震檢波器檢測的振動信號小，不適宜於遠距離傳輸的問題。

本實用新型實施例提供一種橋梁振動監測裝置，包括：動圈式地震檢波器、前置放大器、單片機、網口模塊、網絡交換機和計算機；

所述動圈式地震檢波器、所述前置放大器、所述單片機和所述網口模塊依次電連接構成採集裝置；多個所述採集裝置、所述網絡交換機和所述計算機依次電連接；

所述單片機包括AD採集模塊。

較佳地，所述動圈式地震檢波器採用靈敏度為2Hz的垂直檢波器。

較佳地，所述前置放大器採用型號為A4558的運算放大器。

較佳地，所述單片機採用PLC系列單片機。

較佳地，所述網口模塊採用網口模塊USR_TCP232_T。

較佳地，所述網絡交換機採用16接口的網絡交換機。

本實用新型實施例中，提供一種橋梁振動監測裝置，該裝置通過前置放大器和AD採集模塊對動圈式地震檢波器產生的微小模擬信號進行放大並轉換為數位訊號，並通過網口模塊和網絡交換機將數位訊號傳輸給計算機實現遠程網絡數位化監控橋梁振動，解決了動圈式地震檢波器檢測的振動信號小，不宜遠距離傳輸的問題；進一步，通過多個動圈式地震檢波器聯測聯控，測量穩定可靠，精確度高。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的一種橋梁振動監測裝置連線示意圖。

附圖標記說明：

1-動圈式地震檢波器，2-前置放大器，3-單片機，4-網口模塊，5-網絡交換機，6-計算機。

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型的一個具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本實用新型的保護範圍並不受具體實施方式的限制。

圖1為本實用新型實施例提供的一種橋梁振動監測裝置連線示意圖。如圖1所示，該裝置包括：動圈式地震檢波器1、前置放大器2、單片機3、網口模塊4、網絡交換機5和計算機6。

需要說明的是，為了將動圏式地震檢波器1固定在橋梁梁板下方，並且耦合緊密，首先要將動圏式地震檢波器1的塑料外殼和金屬尾椎去掉，然後將剩餘部分垂直固封在盒子裡，用密封膠填充緊密，盒子上部平整無起伏，使動圏式地震檢波器1與橋梁梁板之間無空隙、耦合緊密。

具體地，動圈式地震檢波器1前置放大器2、單片機3和網口模塊4依次電連接構成採集裝置；多個採集裝置、網絡交換機5和計算機6依次電連接；單片機3包括AD採集模塊。

需要說明的是，動圈式地震檢波器1用於採集橋梁振動信號；較佳地，動圈式地震檢波器1採用高靈敏度的2Hz垂直檢波器。

需要說明的是，前置放大器2用於對採集到的橋梁振動信號波形進行一系列整形放大和偏移，以及將動圏式地震檢波器1輸出的微弱電流信號放大；較佳地，前置放大器2採用型號為A4558的運算放大器。

需要說明的是，單片機3採用PLC系列單片機，AD採集模塊為單片機3內置的AD採集功能，單片機3通過AD採集模塊將橋梁振動模擬信號轉換為數位訊號。

進一步，單片機3通過AD採集模塊對動圏式地震檢波器1輸出的電流信號進行調理、採樣和數位化，能顯著增強信號的抗幹擾能力，單片機3將採集到的數據打包通過SPI口上傳給網口模塊4，網口模塊4將接收到的數據通過網口上傳給計算機6；網口模塊4的IP位址預先設定，便於多個檢波器聯測聯控，自動組網，然後通過網絡將檢波器採集到的振動信號傳輸至後臺監控計算機進行顯示和分析，實現遠程網絡數位化監控橋梁振動。

需要說明的是，網口模塊4用於將採集到的數位訊號上傳網絡交換機5，對網口模塊4賦值為固定的IP位址，可以將數位訊號通過網絡自動傳輸至指定的IP位址及其埠；較佳地，網口模塊4採用USR_TCP232_T網口模塊。

需要說明的是，網絡交換機5，如果是多個動圏式地震檢波器1同時工作，每個檢波器應該賦值為不同的IP位址，並通過網絡交換機5與後臺監控計算機進行數據交互；較佳地，網絡交換機5採用16接口的千兆網絡交換機。

需要說明的是，計算機6用於顯示橋梁振動時域波形，並對其進行頻譜分析，獲得橋梁的振動特性。

本實用新型實施例提供的一種橋梁振動監測裝置，其原理是，動圏式地震檢波器1將橋梁振動信號轉換為模擬電信號；前置放大器2將模擬電信號放大到A/D採集器3可接受的範圍內；單片機3通過A/D採集模塊對放大後的模擬電信號進行調理、採樣，並輸出為數位訊號；網口模塊4將數位訊號通過網絡傳輸給後臺監控計算機6；後臺監控計算機6實時顯示與分析橋梁振動信號。該裝置將傳統動圏式地震檢波器1的模擬電信號直接輸出為數位訊號，並通過網絡將橋梁振動信號傳輸給遠程的後臺監控計算機6，實現遠程網絡數位化監測橋梁振動，適合遠距離長時間實時監測橋梁的振動情況。

綜上所述，本實用新型實施例提供的一種橋梁振動監測裝置，該裝置通過前置放大器和AD採集模塊對動圈式地震檢波器產生的微小模擬信號進行放大、濾波並轉換為數位訊號，並通過網口模塊和網絡交換機將數位訊號傳輸給計算機實現遠程網絡數位化監控橋梁振動，解決了動圏式地震檢波器檢測的振動信號小，不宜遠距離傳輸的問題；進一步，通過多個動圈式地震檢波器聯測聯控，測量穩定可靠，精確度高。

需要說明的是，該裝置能長時間、實時、遠程網絡化監控橋梁的振動特性，獲取橋梁測點的實時振動波形，分析橋梁結構的自振頻率和阻尼比；通過對橋梁振動信號進行頻譜分析，能方便獲取橋梁的自振頻率，且該方法穩定可靠，測試方法方便，精確度高；分析橋梁結構的工作狀況和損傷情況、評價橋梁結構的剛度。

以上公開的僅為本實用新型的幾個具體實施例，但是，本實用新型實施例並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本實用新型的保護範圍。