一种无线智能高应变传感器及无线高应变检测方法

一种无线智能高应变传感器及无线高应变检测方法
【专利摘要】本发明提供了一种无线智能高应变传感器及无线智能高应变检测方法。传感器包括依次相连的传感驱动电路、敏感元件、运算放大器、高通滤波电路、低通滤波电路、AD转换器、CortexM3单片机，与AD转换器、CortexM3单片机相连的CPLD，与CPLD相连的同步触发电路，与CortexM3单片机相连的射频收发电路。上位机通过射频收发电路设置触发阈值、采样长度后，当AD转换器输出的数据达到设定的触发阈值时，传感器将采集的数据保存预设的采样长度，通过射频收发电路传输给上位机。方法包括安装传感器、初始化当前锤参数、通过无线设置采样长度、通过无线设置触发阈值、等待落锤、判断触发、记录数据、通过无线传输数据。
【专利说明】一种无线智能高应变传感器及无线高应变检测方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基桩检测传感器及相应检测方法，更具体涉及一种智能高应变传感器及相应高应变检测方法，属于岩土工程检测领域。

【背景技术】
[0002]基桩高应变检测是岩土工程领域常用的一种检测基桩单桩竖向抗压、承载力及桩身完整性的方法，其基本原理是用重锤轴向冲击桩顶，使桩与土之间产生足够的相对位移，以充分激发桩周土阻力和桩端支承力，使桩产生足够的贯入度，实测由此产生的桩身质点应力和加速度的响应，通过波动理论分析，由此判定基桩的单桩竖向抗压、承载力及桩身完整性。该应力参数和加速度参数分别采用力传感器和加速度传感器采集，通常须分别将两个力传感器和两个加速度传感器对称安装在待测桩顶附近。
[0003]图1为现有技术的高应变检测装置示意图。如图1所示，圆柱为待测基桩，现有技术的一套完整的高应变检测装置包括2路加速度传感器10及20、2路力传感器30及40、高应变主机6、及上位机7。例如，其中加速度传感器10、20可采用LC0157IC压电式加速度计，力传感器30、40可采用CYB-YB-FlkA(D)型应变测量传感器，高应变主机6可采用武汉岩海工程技术有限公司生产的基桩动测仪RS-1616K(S)，上位机7可采用通用的个人电脑或平板电脑。2路加速度传感器10、20和2路力传感器30、40安装在待测桩的某个水平截面的四周表面，加速度传感器10与加速度传感器20呈对称状，力传感器30与力传感器40呈对称状，各传感器的输出端通过一根特制的大电缆与高应变主机6相连。进行高应变试验时，在重锤砸下来的瞬间，待测桩产生质点应力和加速度，高应变主机6在设定的时间范围和记录点数内记录各传感器采集的瞬态应变、加速度数据并保存。试验完毕，通过U盘将保存在高应变主机6中的采集数据导出传递给上位机7，通过上位机7中专业的高应变分析软件对待测基桩的单桩竖向抗压、承载力及桩身完整性进行分析。现有技术中传感器10、20,30,40与高应变主机6采用特制大电缆相连，存在以下缺陷:第一，由于高应变试验现场施工环境比较复杂，特制的大电缆在试验、施工过程中很容易被损坏。第二，由于在锤击待测桩身过程中所产生的应力信号非常小，该信号通过较长的电缆传输时比较容易被周围的环境干扰，从而导致到达高应变主机6的应力信号非常差。第三，固定的电缆接头只能连接固定数量的传感器，在重锤偏击时会导致计算不准，无法通过额外增加布置传感器来平均误差。


【发明内容】

[0004]本发明要解决的技术问题在于提供一种使用安全、信号稳定、且安装方便的高应变检测装置及相应高应变检测方法。为解决以上问题，本发明提供了一种无线智能高应变传感器，一种基于该无线智能高应变传感器的无线智能高应变检测系统，及一种基于该无线智能高应变传感器的高应变检测方法。
[0005]本发明的无线智能高应变传感器包括无线智能加速度传感器与无线智能力传感器，两者结构类似，基本包括传感驱动电路、敏感元件、运算放大器、高通滤波电路、低通滤波电路、AD转换器、同步触发电路、CPLD、Cortex M3单片机、射频收发电路，其中传感驱动电路、敏感元件、运算放大器、高通滤波电路、低通滤波电路、AD转换器依次相连，敏感元件还依次与同步触发电路、CPLD相连，CPLD与AD转换器、Cortex M3单片机相连，AD转换器与Cortex M3单片机相连，Cortex M3单片机与射频收发电路相连。传感器基于重锤冲击力触发，当传感器的输出达到触发阈值时自动同步触发，将采集的加速度数据或应力数据在设定的时间长度和采样点数(即采样长度)范围内保存，直接通过无线方式传输给上位机。
[0006]其中，无线智能加速度传感器的传感驱动电路为恒流源电路，敏感元件为压电式加速度敏感元件；无线智能力传感器的传感驱动电路为惠更斯电桥，敏感元件为电阻式应变片。
[0007]本发明的无线高应变检测方法采用基于重锤冲击力的自动同步触发方式，步骤为:确定检测模式；安装传感器；启动传感器；初始化当前锤参数；设置采样长度；设置触发阈值；等待落锤；判断触发；使能触发，记录触发地址；记录数据；传输数据。
[0008]本发明的有益效果是:摒弃了现有技术中连接传感器与高应变主机的特制大电缆束缚，甚至不再需要传统的高应变主机，使用安全，信号稳定，且安装方便，传感器的布设、调整、拆卸非常灵活，大大提高了高应变检测效率，降低了检测人员的工作强度。

【专利附图】

【附图说明】
[0009]图1 现有技术的闻应变检测装置不意图。
[0010]图2—本发明的一种无线智能高应变传感器使用示意图。
[0011]图3—本发明的无线智能高应变传感器的其中一个实施例，即加速度传感器的电路结构示意框图。
[0012]图4—本发明的无线智能高应变传感器的另一个实施例，即力传感器的电路结构示意框图。
[0013]图5—图3所示本发明的无线智能高应变加速度传感器及图4所示本发明的无线智能高应变力传感器中的高通滤波电路14的其中一个实施例的电路图。
[0014]图6—图3所示本发明的无线智能高应变加速度传感器及图4所示本发明的无线智能高应变力传感器中的低通滤波电路16的其中一个实施例的电路图。
[0015]图7—图3所示本发明的无线智能高应变加速度传感器及图4所示本发明的无线智能高应变力传感器中的同步触发电路18的其中一个实施例的电路结构示意框图。
[0016]图8——图7所示本发明的同步触发电路18中的绝对值电路25的实施电路图。
[0017]图9——图7所示本发明的同步触发电路18中的分压电路27的实施电路图。
[0018]图10——图7所示本发明的同步触发电路18中的电压比较电路29的实施电路图。
[0019]图11—本发明的无线高应变检测方法流程图。
[0020]图中:10—第一路加速度传感器；20—第二路加速度传感器；30—第一路力传感器；40—第二路力传感器；6—高应变主机；7—上位机；1—第一路无线智能高应变加速度传感器；2——第二路无线智能高应变加速度传感器；3——第一路无线智能高应变力传感器；4——第二路无线智能高应变力传感器；11--直流源电路(LM317)；12——压电加速度敏感元件(HK9101-J) ；13——运算放大器(INA128) ；14——高通滤波电路(0PA227) ;16——低通滤波电路(LTC1065) ；17——AD转换器(ADS1278) ；18——同步触发电路；31——CPLD ；19——Cortex M3单片机(STM32F103VG) ；21——射频收发电路(Si4432) ；22——惠更斯电桥；23——电阻式应变片(CF350-3FB) ；24——差动放大器；25——绝对值电路；27——分压电路；29——电压比较电路；26——运算放大器(LF353DR);28A/28B/28C——运算放大器(LF347BDR) ;32、42、34、36——开关二极管(IN4148)；——开关二极管(IN4148) ；38——电子开关(CD4051) ；44——参考电压(REF3025) ；A——确定检测模式——安装传感器；C——启动传感器；D——初始化当前锤参数；E——设置采样长度；F——设置触发阈值；G——等待落锤；H——判断触发；1——使能触发，记录触发地址；J——记录数据；K——传输数据。

【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和优选实施例对本发明进一步进行详细说明。
[0022]请参阅图2，为本发明的一种无线智能高应变传感器使用示意图。如图2所示，本发明的无线智能高应变传感器包括无线智能高应变加速度传感器(以下简称加速度传感器)1、无线智能高应变加速度传感器2、无线智能高应变力传感器(以下简称力传感器)3、无线智能高应变力传感器4。四个传感器分别安装在距桩顶不小于2倍待测桩直径或变宽距离的桩侧表面处，加速度传感器I与加速度传感器2对称安装在同一直径，力传感器3与力传感器4对称安装在同一直径。条件允许时，应尽量往下安装。对于大直径桩，传感器与桩顶之间的距离可适当减小，但是不能小于I倍待测桩直径或变宽距离。安装传感器处的材质和截面处的材质尺寸应与原桩身相同，传感器不得安装在截面突变处附近。各传感器的中心应位于与待测基桩轴线垂直的同一水平面，同侧的加速度传感器I与力传感器3，及加速度传感器2与力传感器4之间的水平距离不宜大于80mm，通常为60_80mm。各传感器的中心轴应与待测桩中心轴保持平行，各传感器的安装平面应与待测桩轴线平行。安装平面材质应均匀、密实、平整，否则要采用磨光机将表面打磨平。各传感器安装螺栓的钻孔应与待测桩侧表面垂直。力传感器3、力传感器4的安装螺栓连线应与待测桩中心轴保持平行并垂直于地平面。安装完毕后的各传感器应紧贴待测桩身表面，锤击时不得产生滑动。且需对力传感器3、力传感器4的初始应变值进行监控。
[0023]无线智能高应变加速度传感器1、2和无线智能高应变力传感器3、4是分别独立的，安装在待测基桩的同一水平面上。高应变动态检测试验要求在重锤锤击待测桩顶的时亥IJ，必须同时采集到桩身表面加速度和桩身表面应力变化的数据，因此这四个无线智能高应变传感器内部设有同步触发电路，保证这四个传感器能同步触发，确定记录时间点。进行高应变动态检测试验时，正常启动四个无线智能高应变传感器后，须在带无线通信功能的上位机7端配置接通与各传感器之间的无线链路，设置各传感器的同步触发阈值、记录时间长度和记录采样点数。待重锤锤击待测桩顶，无线智能高应变加速度传感器1、2实时检测重锤的锤击力度，在预设的锤击力度下产生触发，从触发的时刻开始记录桩身表面的加速度数据，一直到预设记录时间长度和记录采样点数结束。同时，无线智能高应变力传感器
3、4动态监测桩身的应力情况，在预设的触发等级下，由重锤的锤击产生触发，从触发时刻开始记录桩身表面的应力数据，一直到预设的记录时间长度和记录的采样点数结束。记录完成后，上位机7发出获取数据指令，收到指令后，各传感器通过无线将记录数据发送给上位机7，上位机7可对数据进行存储和分析。
[0024]请参阅图3，为本发明的一种无线智能高应变传感器的其中一个实施例，即图2所示使用示意图中的无线智能高应变加速度传感器1、2的结构示意图。如图3所示，本发明的无线智能高应变加速度传感器I包括恒流源电路11、压电式加速度敏感元件12、运算放大器13、高通滤波电路14、低通滤波电路16、A/D转换器17、同步触发电路18、CPLD31、CortexM3单片机19、射频收发电路21。恒流源电路11为传感驱动电路，与压电式加速度敏感元件12相连，压电式加速度敏感元件12输出端与同步触发电路18及运算放大器13相连，同步触发电路18与CPLD31相连，运算放大器13输出端依次与高通滤波电路14、低通滤波电路
16、A/D转换器17相连，A/D转换器17输出端与Cortex M3单片机19相连，同时CPLD31也与A/D转换器17、Cortex M3单片机19相连，Cortex M3单片机19与射频收发电路21相连。
[0025]本实施例中，恒流源电路11采用美国德州仪器公司的电源芯片LM317构成。LM317的2脚与4脚连接，I脚和4脚之间串接312欧姆的电阻，3脚接24V的电压源，输出4.2mA的恒流电源，其直流偏置为24V，驱动压电式加速度敏感元件12。
[0026]压电式加速度敏感元件12采用河北秦皇岛市秦皇岛市恒科科技有限公司生产的HK9101-J型压电式加速度传感器，灵敏度?35pC/g，测量范围_100g?+100g，频率范围
0.2?8000Hz，钢螺栓固定的情况下安装谐振频率28kHz，最大横向灵敏度比〈5%。压电式加速度敏感元件12输出的信号同时连接运算放大器13和同步触发电路18。
[0027]运算放大器13采用两个电压放大芯片INA128 (未图示)，对微弱信号进行两级放大，并在级间采用电容耦合电路，以得到较好的放大效果。电压放大芯片INA128的1、8脚跨接的电阻用来调整放大倍率；4、7脚提供正负相等的工作电压；2、3脚输入要放大的电压；6脚输出放大后的电压；5脚是参考基准，本实施例中直接接地，由此6脚的输出电压即为与地之间的相对电压。
[0028]本实施例中，高通滤波电路14的作用是抑制直流分量和50HZ的交流干扰对AD转换器17输入前端的信号造成影响。高通滤波电路14设计为4阶巴特沃斯滤波器，滤波截止频率为80HZ，采用Sallen-Key滤波器结构，增益为0DB，通频带波纹系数为1DB。请参阅图5，为高通滤波电路14的其中一个实施例的电路图。高通滤波电路14由美国德州仪器公司的精密运算放大器0PA227构成。第一级高通滤波，两个1.08uF的电容Cl、C2连接精密运算放大器0PA227的同相输入端；精密运算放大器0PA227的输出端与同相输入端之间跨接1.7kQ的反馈电阻R2 ;精密运算放大器0PA227的同相输入端对地接1.99kQ的电阻Rl ；精密运算放大器0PA227的输出端连接反相输入端构成负反馈保证电路工作稳定。2级高通滤波具备相同的结构，第二级高通滤波，第一级的输出端通过两个2.6 IuF的电容C3、C4连接精密运算放大器0PA227的同相输入端；精密运算放大器0PA227的输出端与同相输入端之间跨接291.3Ω的反馈电阻R4 ;精密运算放大器0PA227的同相输入端对地接1.99kQ的电阻R3 ;精密运算放大器0ΡΑ227的输出端连接反相输入端构成负反馈保证电路工作稳定。
[0029]低通滤波电路16采用截止频率可调的开关电容式低通滤波器，采用美国凌力尔特公司的集成滤波芯片LTC1065实现。请参阅图6，为低通滤波电路16的其中一个实施例的电路图结构示意图。如图6所示，集成滤波芯片LTC1064的3脚接电源_5V，6脚接电源+5V，经过高通滤波电路14输出的信号经过输入缓冲电阻RIN连接I脚，5脚由同步触发电路18提供时钟来确定截止频率，截止频率可以由Cortex M3单片机19设置。
[0030]AD转换器17采用美国德州仪器公司的24位同步采样芯片ADS1278实现(未图示)。采样率设置为144kHz，经过高通滤波电路14和低通滤波电路16输出的信号连接同步采样芯片ADS1278的1，2，3，4脚，通过不同的2个通道同时采样。同步采样芯片ADS1278的10脚由同步触发电路18提供时钟驱动，11脚为同步触发电路18的同步引脚连接，6脚接地，5脚接模拟电源+5V，20脚、19脚提供串行的数据输出，连接CPLD31的数据输入引脚，以供CPLD31读取同步采样芯片ADS1278输出的24位转换数据。
[0031]压电式加速度敏感元件12输出的信号同时连接同步触发电路18，同步触发电路18产生触发信号输出到CPLD31，CPLD31通过该触发信号控制控制AD转换器17的采集状态的轮转，将采集的数据通过总线输出给Cortex M3单片机19。本实施例中，CPLD31采用美国ALTERA公司的EPM1270 CPLD实现，通过总线与AD转换器17 (同步采样芯片ADS1278)的数据线连接，同时通过总线与Cortex M3单片机19的总线连接。
[0032]同步触发电路18的其中一个实施例的电路结构示意图请参阅图7。如图7所示，同步触发电路18包括绝对值电路25、分压电路27、电压比较电路29。压电式加速度敏感元件12的输出信号连接绝对值电路25的输入端。当重锤锤击待测桩顶时，产生的加速度脉冲或应变脉冲，经过绝对值电路25后转换成正向脉冲。锤击力度越大，正向脉冲的幅值越大。分压电路27将+5V的电压平均细化分压成10个等级，每个等级的电压差为0.5V。绝对值电路25、分压电路27的输出端连接电压比较电路29。电压比较电路29将绝对值化的脉冲电压和每个等级的参考电压幅值进行比较，脉冲电压幅值高于比较参考电压时输出为高，当脉冲电压幅值低于比较参考电压时输出为低。电压比较电路29的输出经过电平转换电路后转换成触发脉冲信号至CPLD31。其中绝对值电路25、分压电路27、电压比较电路29的详细电路结构示意分别如图8、图9、图10所示。
[0033]如图8所示，绝对值电路25由运算放大器26A、运算放大器26B、运算放大器28D、开关二极管42、开关二极管32构成。运算放大器26A、运算放大器26B采用同一块美国ADI公司的双路运算放大器LF353DR构成，开关二极管42、32采用通用的IN4148、运算放大器28D采用美国ADI公司的四路运算放大器LF347BDR其中之一，与分压电路27中的运算放大器28B、电压比较电路29中的运算放大器28C共用。如图9所示，分压电路27由参考电压44、电子开关38、运算放大器28B构成。其中，参考电压44采用美国TI公司的2.5V参考电压REF3025，电子开关38采用美国TI公司的单8通道数字控制电子开关⑶4051，运算放大器28B与绝对值电路25中的运算放大器28D、电压比较电路29中的运算放大器28C共用美国ADI公司的四路运算放大器LF347BDR。如图10所示，电压比较电路29由运算放大器28C及开关二极管34、36组成，运算放大器28C与绝对值电路25中的运算放大器28D、分压电路27中的运算放大器28B共用美国ADI公司的四路运算放大器LF347BDR，开关二极管34,36采用通用的IN4148。
[0034]回到图3，Cortex M3单片机19是本发明的传感器的控制核心，采用意法半导体公司的STM32F103VG实现。STM32F103VG通过FSMC总线与同步触发电路18 (EPM1270)连接，读取同步触发电路18获得的AD转换器17输出的数据，并通过USART接口连接射频收发电路21获取上位机7发送过来的设置参数及向上位机7发送采集到的数据。Cortex M3单片机19根据同步触发电路18输出的触发等级判断触发时刻，将触发后一定数量的点保存在内部存储器中，并发送至上位机7。
[0035]射频收发电路21用来与上位机7通讯，采用Silicon Labs公司的低功耗多频段无线射频收发芯片Si4432实现，设定工作在433MHz的免费频段。射频收发芯片Si4432的USART接口与Cortex M3单片机19的USARTl接口连接，波特率配置为115200。射频收发芯片Si4432通过外置的天线提高增益，提高接收灵敏度。
[0036]请参阅图4，为本发明的一种无线智能高应变传感器的其中一个实施例，即图2所示使用示意图中的无线智能高应变力传感器3、4的结构示意图。如图4所示，本发明的无线智能高应变力传感器包括可调式平衡电桥22、应变数据采集电路、同步触发电路18、CortexM3单片机19、射频收发电路21。可调式平衡电桥22与应变数据采集电路相连，应变数据采集电路输出端与Cortex M3单片机19相连，Cortex M3单片机19与同步触发电路18、射频收发电路21相连。其中应变数据采集电路包括依次相连的电阻式应变片23、差动放大器24、高通滤波电路14、低通滤波电路16、A/D转换器17。参照图3所示的无线智能高应变加速度传感器，可知本发明的无线智能高应变力传感器与图3所示的无线智能高应变加速度传感器结构类似。本发明的无线智能高应变力传感器将图3所示的无线智能高应变加速度传感器中的恒流源电路11替换为惠更斯电桥22，作为传感驱动电路，将图3所示的无线智能高应变加速度传感器中的压电式加速度敏感元件12替换为电阻式应变片23。其中，惠更斯电桥22为可调式平衡电桥，采用一个电阻应变片和3个高精度低温漂电阻构成，电阻式应变片23采用厦门诺盛测控技术有限公司提供的CF350-3FB电阻式应变片。差动放大器24、高通滤波电路14、低通滤波电路16、A/D转换器17、同步触发电路18、Cortex M3单片机19、射频收发电路21与图3所示的无线智能高应变加速度传感器中相应器件的实施例及这些器件之间的连接方式完全相同，在此不复赘述。
[0037]请参阅图11，为本发明的一种无线高应变检测方法的流程图，本方法是与上文描述的一种无线智能高应变传感器配套的检测方法。如图11所示，本方法按以下步骤进行:
A、确定检测模式。检测模式包括监视模式和采集模式，监视模式只是采样数据，不保存数据，只看当前传感器的工作状态。采样模式是保存数据，提供后续的分析。这里设置为采集模式，而非监视模式。
[0038]B、安装传感器。请参阅图2及前文描述，本发明的无线高应变检测方法需要的装置包括无线智能高应变加速度传感器(以下简称加速度传感器)1、无线智能高应变加速度传感器2、无线智能高应变力传感器(以下简称力传感器)3、无线智能高应变力传感器4及上位机7。四个传感器分别安装在距待测桩顶不小于2倍待测桩直径或变宽距离的桩侧表面处，加速度传感器I与加速度传感器2对称安装在同一直径，力传感器3与力传感器4对称安装在同一直径。条件允许时，应尽量往下安装。对于大直径桩，传感器与桩顶之间的距离可适当减小，但是不能小于I倍待测桩直径或变宽距离。安装传感器处的材质和截面处的材质尺寸应与原桩身相同，传感器不得安装在截面突变处附近。各传感器的中心应位于与待测基桩轴线垂直的同一水平面，同侧的加速度传感器I与力传感器3，及加速度传感器2与力传感器4之间的水平距离不宜大于80mm，通常为60_80mm。各传感器的中心轴应与待测桩中心轴保持平行，各传感器的安装平面应与待测桩轴线平行。安装平面材质应均匀、密实、平整，否则要采用磨光机将表面打磨平。各传感器安装螺栓的钻孔应与待测桩侧表面垂直。力传感器3、力传感器4的安装螺栓连线应与待测桩中心轴保持平行并垂直于地平面。安装完毕后的各传感器应紧贴待测桩身表面，锤击时不得产生滑动。且需对力传感器3、力传感器4的初始应变值进行监控。
[0039]C、启动传感器。进行高应变动态检测试验时，正常启动四个无线智能高应变传感器后，须在带无线通信功能的上位机7端配置接通与各传感器之间的无线链路。
[0040]D、初始化当前锤参数。须在已安装在待测桩侧面上的四个传感器上逐一进行。当前锤参数包括触发等级，采样间隔，滤波频率。
[0041]E、设置采样长度。由上位机7发出指令，通过无线设置各传感器的采样长度，包括记录时间长度和记录采样点数。目的是当四个传感器同步触发后，从触发的时刻开始记录桩身表面的加速度数据和应力数据，一直到预设记录时间长度和记录采样点数结束。
[0042]F、设置触发阈值。高应变检测试验要求在重锤锤击待测桩顶的时刻，必须同时采集到桩身表面加速度和桩身表面应力变化的数据，因此这四个无线智能高应变传感器内部设有同步触发电路18，保证这四个传感器能同步触发，确定记录时间点。本步骤中，由上位机7发出指令，通过无线设置各传感器的同步触发阈值，包括加速度阈值和应力阈值，分别存储在各传感器的同步触发电路18中，作为触发比较的基准。
[0043]G、等待落锤。本步骤中，操作人员将重锤自由落体放下，重锤锤击待测桩顶，导致整个待测桩产生加速度及应力变化。无线智能高应变加速度传感器1、2实时检测重锤的锤击力度，同时无线智能高应变力传感器3、4动态监测桩身的应力情况，分别由重锤的锤击在预设的锤击力度和应力下产生触发。
[0044]H、判断触发。无线智能高应变加速度传感器1、2实时采集的加速度值与步骤F中设置的加速度阈值进行比较，无线智能高应变力传感器3、4动态监测桩身的应力与步骤F中设置的应力阈值进行比较。若达到触发阈值，则进入步骤I ;若未达到触发阈值，则返回步骤G继续等待落锤。
[0045]1、使能触发，记录触发地址。本步骤及步骤H由同步触发电路18完成。
[0046]J、记录数据。Cortex M3单片机19从触发时刻开始记录无线智能高应变加速度传感器1、2检测的加速度数据，及无线智能高应变力传感器3、4检测的应力数据，一直到预设的记录时间长度和记录的采样点数结束。
[0047]K、传输数据。记录完成后，上位机7发出获取数据指令，收到指令后，各传感器通过无线将记录数据发送给上位机7，上位机7可对数据进行存储和分析。传输完毕后返回步骤D等待下一次检测。
[0048]虽然之前的说明和附图描述了本发明的实施例，应当理解在不脱离权利要求书所界定的本发明原理的精神和保护范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露的实施例仅用于说明而非限制，本发明的保护范围由权利要求书中技术方案及其合法等同物界定，而不限于此前的描述。
【权利要求】
1.一种无线智能高应变传感器，包括依次相连的传感驱动电路、敏感元件、运算放大器、高通滤波电路(14)、低通滤波电路(16)、AD转换器(17)、Cortex M3单片机(19)，其特征在于，还包括同步触发电路(18)、CPLD (31)、射频收发电路(21)，所述同步触发电路(18)经所述CPLD (31)与所述AD转换器(17)相连，所述CPLD (31)与所述Cortex M3单片机(19)相连，用于设定触发阈值，当AD转换器(17)输出的数据达到所述触发阈值时，所述Cortex M3单片机(19)将采集的数据按预设的采样长度保存，所述射频收发电路(21)与所述Cortex M3单片机(19)相连，用于与上位机(7)进行无线通信，通过所述上位机(7)在所述Cortex M3单片机(19)中设定所述触发阈值、采样长度，将保存的预设采样长度的数据通过无线方式传输给所述上位机(J)。
2.如权利要求1所述的一种无线智能高应变传感器，其特征在于，所述无线智能高应变传感器为无线智能高应变加速度传感器，所述传感驱动电路为恒流源电路(11)，所述敏感元件为压电式加速度敏感元件(12 )。
3.如权利要求1所述的一种无线智能高应变传感器，其特征在于，所述无线智能高应变传感器为无线智能高应变力传感器，所述传感驱动电路为惠更斯电桥(22)，所述敏感元件为电阻式应变片(23)。
4.如权利要求1所述的一种无线智能高应变传感器，其特征在于，所述射频收发电路(21)为Silicon Labs公司的低功耗多频段无线射频收发芯片Si4432，所述射频收发芯片Si4432设定工作在433MHz频段，其USART接口与所述Cortex M3单片机(19)的USARTl接口连接，波特率配置为115200。
5.一种无线智能高应变检测方法，其特征在于，其步骤为:确定检测模式；安装传感器；启动传感器；初始化当前锤参数；通过无线设置采样长度；通过无线设置触发阈值；等待落锤；判断触发；使能触发；记录数据；通过无线传输数据。
【文档编号】E02D33/00GK104196065SQ201410505463
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月27日 优先权日:2014年9月27日
【发明者】高峻, 刘俊杰, 代卫兵, 刘闵华 申请人:上海岩联工程技术有限公司