分布式结构型态传感器的制作方法

本实用新型涉及土木结构健康监测技术领域，具体涉及一种分布式结构型态传感器。

背景技术：

土木结构如桥梁结构健康监测中最重要的监测项目是对结构物变形和模态同时监测。现有的监测手段中变形一般采用应变片，模态一般采用加速度仪，这种监测常见问题有：

1、由于应变片和加速度仪一般不在一个硬件系统下，采集的数据时间标签很难一致，导致数据分析困难；

2、应变片采用二线接法，导线长短不一引起误差；

3、温度传感器和测量点不一致引起误差。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

本实用新型的目的在于提供一种分布式结构型态传感器，以解决上述背景技术中提出的数据分析困难；应变片采用二线接法，导线长短不一引起误差；温度传感器和测量点不一致引起误差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：分布式结构型态传感器，它包含应变片和外壳，所述的外壳两端设置有接头，所述的外壳内部设置有电路板，所述的电路板上安装有a/d转换模块、运动姿态模块、mcu微处理器、温度传感器、电源模块、can总线接收器和电桥模块，所述的a/d转换模块分别与电桥模块和mcu微处理器电连接，所述的mcu微处理器分别与运动姿态模块、温度传感器、电源模块和can总线接收器电连接，所述的运动姿态模块通过导线穿出一侧的接头与外壳外部的若干个应变片电连接，所述的can总线接收器与can总线连接，且can总线通过另一侧的接头延伸至外壳外部。

作为本实用新型的进一步改进，所述的应变片为3个，采用三线应变片接法与运动姿态模块连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述的can总线与上位机连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述的外壳为长方体金属外壳，其底面两侧边对称设置有安装耳，安装耳上设置有螺孔。

(三)有益效果

与现有技术相比，采用上述技术方案后，本实用新型有益效果为：

1、本实用新型安装简便，紧贴结构物、桥梁、隧道表面，便于维护保养，存活率高。可长期布设在隧道、建筑物、桥梁监测结构物的倾斜、位移和变形；

2、本实用新型精度高，数据准确、完整，采集时间标签一致，真实反映监测物的变形状态；

3、本实用新型实时采集、分析数据，可实时将数据传送至用户或云端；

4、本实用新型温度传感器和测量单元的一体化更精准的提供应变补偿温度值，且安装更方便，避免重复布线。

附图说明

图1是本实用新型所提供的实施例的外部结构示意图；

图2是本实用新型所提供的实施例的内部结构示意图；

图3是本实用新型所提供的实施例的电路原理框图；

附图标记说明：

1、应变片；2、外壳；3、接头；4、can总线；5、电路板；6、a/d转换模块；7、运动姿态模块；8、mcu微处理器；9、温度传感器；10、电源模块；11、can总线接收器；12、电桥模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-图3，本实用新型提供的一种实施例：分布式结构型态传感器，它包含应变片1、外壳2、接头3、can总线4、电路板5、a/d转换模块6、运动姿态模块7、mcu微处理器8、温度传感器9、电源模块10、can总线接收器11和电桥模块12，其中，

外壳2两端设置有接头3，外壳2为金属制成的长方体，其大小为：10*8*5cm。外壳2的底面两侧边对称设置有安装耳，安装耳上设置有螺孔。通过螺孔将传感器整体安装在结构物、桥梁、隧道表面，安装方便；

外壳2内部安装有电路板5，电路板5上安装有a/d转换模块6、运动姿态模块7、mcu微处理器8、温度传感器9、电源模块10、can总线接收器11和电桥模块12，a/d转换模块6采用ad7793芯片，运动姿态模块7采用icm-20948型模块，mcu微处理器8采用stm32l431单片机，温度传感器9采用ds18b20温度传感器，电源模块10采用ams1117-3.3v电源模块，can总线接收器11采用mcp2515模块，电桥模块12采用bcm-1电桥模块。a/d转换模块6的in0、in1和in2端分别与电桥模块12的0、1、2端电连接，a/d转换模块6的spi端与mcu微处理器8的spi2端电连接，运动姿态模块7的spi端与mcu微处理器8的spi1端电连接，mcu微处理器8的vcc端与电源模块10的3.3v端电连接，mcu微处理器8的can1端与can总线接收器11的can端电连接，mcu微处理器8的i/0端与温度传感器9的1wirebus端电连接；

运动姿态模块7通过导线穿出一侧的接头3与外壳2外部的3个应变片1采用三线接法电连接，can总线接收器11通过can总线4与上位机实现通讯，且can总线4通过另一侧的接头3延伸至外壳2外部。

本实施例在同一监测结构部件中应变片1与运动姿态模块7连接于同一mcu微处理器8上，保证变形和模态数据的采样率和时间标签一致性：各单元和上位机之间采用can总线4连接，确保各单元间的数据采样率和时间标签一致性、并能够保证数据的完整性和准确性。采用三线应变片接法，去除导线因长短不同而引起测量精度的误差。内置温度传感器9，更精准地捕捉测量点的温度，减少布线、提高精度。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：

1.分布式结构型态传感器，它包含应变片和外壳，其特征在于，所述的外壳两端设置有接头，所述的外壳内部设置有电路板，所述的电路板上安装有a/d转换模块、运动姿态模块、mcu微处理器、温度传感器、电源模块、can总线接收器和电桥模块，所述的a/d转换模块分别与电桥模块和mcu微处理器电连接，所述的mcu微处理器分别与运动姿态模块、温度传感器、电源模块和can总线接收器电连接，所述的运动姿态模块通过导线穿出一侧的接头与外壳外部的若干个应变片电连接，所述的can总线接收器与can总线连接，且can总线通过另一侧的接头延伸至外壳外部。

2.根据权利要求1所述的分布式结构型态传感器，其特征在于，所述的应变片为3个，采用三线应变片接法与运动姿态模块连接。

3.根据权利要求1所述的分布式结构型态传感器，其特征在于，所述的can总线与上位机连接。

4.根据权利要求1所述的分布式结构型态传感器，其特征在于，所述的外壳为长方体金属外壳，其底面两侧边对称设置有安装耳，安装耳上设置有螺孔。

5.根据权利要求1所述的分布式结构型态传感器，其特征在于，所述的电路板中，a/d转换模块(6)采用ad7793芯片，运动姿态模块(7)采用icm-20948型模块，mcu微处理器(8)采用stm32l431单片机，温度传感器(9)采用ds18b20温度传感器，电源模块(10)采用ams1117-3.3v电源模块，can总线接收器(11)采用mcp2515模块，电桥模块(12)采用bcm-1电桥模块。

技术总结
本实用新型公开了分布式结构型态传感器，外壳两端设置有接头，外壳内部设置有电路板，电路板上安装有A/D转换模块、运动姿态模块、MCU微处理器、温度传感器、电源模块、CAN总线接收器和电桥模块，A/D转换模块分别与电桥模块和MCU微处理器电连接，MCU微处理器分别与运动姿态模块、温度传感器、电源模块和CAN总线接收器电连接，运动姿态模块通过导线穿出一侧的接头与外壳外部的若干个应变片电连接，CAN总线接收器与CAN总线连接，且CAN总线通过另一侧的接头延伸至外壳外部。本实用新型安装简便，便于维护保养，存活率高；精度高，数据准确、完整；温度传感器和测量单元的一体化更精准的提供应变补偿温度值，且安装更方便，避免重复布线。

技术研发人员：曾昆;宋书彬;王辉;牛志华;史岩;田晓峰;张瑞
受保护的技术使用者：南京仕达得尔智能科技有限公司
技术研发日：2020.05.13
技术公布日：2020.11.27