专利名称：一种电涡流低频振动检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电涡流低频振动检测装置，属于结构损伤检测领域。
背景技术：
桥梁在实施运营的过程中不可避免的会产生损伤，结构一旦发生损伤，相应的结构动力特性响应参量将发生变化。因此可以通过分析结构损伤引起的动力学参数的变化量来识别结构损伤。桥梁结构动力特性参量的变化主要基于振动相关理论及振动测试。通过桥梁动态特性参数的研究，可以较好地实现桥梁结构健康状况的检测，尽早发现结构的病害，避免重大事故的发生。然而，目前不断涌现的悬索桥、斜拉桥等大跨度桥梁中有的桥梁跨度已超过了 IOOOm，桥梁的自振频率有的已低于0.05Hz。而现有振动测量系统大多难以实现工程低频测量的需求，如果测量系统没有足够的灵敏度和测量精度，则可能因桥梁结 构低阶振型频率的漏测或误测。虽然已有学者提出采用频响展宽的方法来改善此类传感器的性能，但仍处于理论分析和实验室阶段。此外，也有研究者通过增大惯性质量块的质量来减小传感器的固有频率，从而提高传感器在低频段的灵敏度，但这种方法的缺点也非常明显传感器的体积、重量大大增加。如0.1 Hz绝对振动频率的惯性磁电式速度传感器质量重达十几千克。若用此种传感器测振，则会因为重量太大而改变振动源本身的振动特性，从而限制了其在工程实际场合的应用。
实用新型内容本实用新型所要解决的问题是提供一种电涡流低频振动检测装置，特别是大型桥梁结构低频检测装置，本实用新型可以实现低频及超低频振动信号检测；测量精度和灵敏度较高；装置结构简单、稳定性好，价格较低，易于推广应用。本装置由悬臂梁I、矩形箱体2、铁氧体衔铁3、电感传感器4、传感器振荡电路5、整型电路6、单片机接口电路7、PC机8组成；矩形箱体2置于先待测结构10上，悬臂梁I 一端固定于矩形箱体2内竖向固定杆9上，另一端搭载铁氧体衔铁3，电感传感器4置于矩形箱体2顶部，并与铁氧体衔铁3处于同一中轴线上，传感器振荡电路5、整型电路6、单片机接口电路7形成电路板后固定于矩形箱体2侧面，并与电感传感器4、PC机8作公知连接。悬臂梁I为弹性金属材料悬臂梁；铁氧体衔铁3为强顺磁性材料；电感传感器4采用带铁心的多层螺线管结构；传感器振荡电路5采用调频式高频率稳定振荡器电路；所说的PC机8由PC机及低频振动信号处理软件组成，检测装置系统频率远高于待测结构频率。本实用新型的有益效果是(I)、可以实现低频及超低频振动信号检测；(2)测量精度和灵敏度较高；(3)装置结构简单、稳定性好，价格较低，易于推广应用。
[0010]图I为本实用新型结构示意图；图2为本实用新型传感器振荡电路原理图；图3为本实用新型整型电路原理图；图4为本实用新型单片机接口电路图。图中1-悬臂梁、2-矩形箱体、3-铁氧体衔铁、4-电感传感器、5-传感器振荡电路、6-整型电路、7-单片机接口电路图、8- PC机、9-固定杆、10-待测结构。
具体实施方式
以下结合附图和实施示例对本实用新型作进一步说明。如图I所示本装置由悬臂梁I、矩形箱体2、铁氧体衔铁3、电感传感器4、传感器振荡电路5、整型电路6、单片机接口电路7、PC机8组成；矩形箱体2置于先待测结构10上，悬臂梁I 一端固定于矩形箱体2内竖向固定杆9上，另一端搭载铁氧体衔铁3，电感传感器4置于矩形箱体2顶部，并与铁氧体衔铁3处于同一中轴线上，传感器振荡电路5、整型电路6、单片机接口电路7形成电路板后固定于矩形箱体2侧面，并与电感传感器4、PC机8作公知连接。悬臂梁I为弹性金属材料悬臂梁；铁氧体衔铁3为强顺磁性材料；电感传感器4采用带铁心的多层螺线管结构；传感器振荡电路5采用调频式高频率稳定振荡器电路；所说的PC机8由PC机及低频振动信号处理软件组成，检测装置系统频率远高于待测结构频率。如图2所示为本本实用新型传感器振荡电路原理图、如图3所示为本本实用新型整型电路原理图，基于高速比较器MAX907的整形电路部分的整形工作，有效减小了噪声对整形后波形的影响，整形电路输出方波能够被单片机辨识并正常采样；如图4所示为本本实用新型单片机接口电路图，基AT89S52单片机的数据采集和串口通讯接口部分，能够按预设的采样周期进行数据采集，并成功通过RS232串口通讯传输至电脑中。振荡电路、整型电路、单片机接口电路均为普通电路。本实用新型的工作原理是当被测结构产生振动时引起悬臂梁I振动，悬臂梁I将结构振动信号传导至搭载其上的铁氧体衔铁3，将铁氧体衔铁3随悬臂梁I的振动位移变化转变为铁氧体衔铁3与电感传感器4探头之间的相对位移变化，这种相对位移的变化将导致铁氧体衔铁3与电感传感器4探头之间的气隙厚度发生变化，从而引起电感线圈与铁氧体衔铁3的轴向磁路的磁阻发生变化而使电感线圈的总电感值发生变化，电感值得变化被电感传感器振荡电路5转换为频率和幅值随被测结构振动强弱而变化的电压信号输出，该电压信号再经整型电路6作A/D转换、后经AT89S52单片机处理后传至PC机8，经低频振动信号处理软件对结构振动信号进行实时采集、计算分析处理后得出被测结构的振动频率。基于悬臂梁I结构的振动传导结构能够将被测物体的振动传导至电感传感器4探头处，由于悬臂梁I的自由端搭载了铁氧体衔铁3，因而增强了振荡器电路输出波形的强度，从而减小了输出信号在整形时因噪声而受到的干扰，对于信号本身起到了稳定的作用。电感传感器4采用调频式，对于位移检测有较好的灵敏度和线性度，并且能够响应最低至少为周期是IOmin的准静态低频振动，而且能够较一致的反映被测物体的振动状况。本实用新型通过具体实施过程进行说明的，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对实用新型进行各种变换及等同 代替，因此，本实用新型不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方案。
权利要求1.一种电涡流低频振动检测装置，其特征在于检测装置由悬臂梁、矩形箱体、铁氧体衔铁、电感传感器、传感器振荡电路、整型电路、单片机接ロ电路图、PC机组成；矩形箱体置于先待测结构上，悬臂梁一端固定于矩形箱体内竖向固定杆上，另一端搭载铁氧体衔铁，电感传感器置于矩形箱体顶部，并与铁氧体衔铁处于同一中轴线上，传感器振荡电路、整型电路、单片机接ロ电路形成电路板后固定于矩形箱体侧面，并与电感传感器、PC机作公知连接。
2.根据权利要求I所述的ー种电涡流低频振动检测装置，其特征在于悬臂梁为弹性金属材料悬臂梁。
3.根据权利要求I所述的ー种电涡流低频振 动检测装置，其特征在于铁氧体衔铁为强顺磁性材料。
4.根据权利要求I所述的ー种电涡流低频振动检测装置，其特征在干电感传感器采用带铁心的多层螺线管结构。
5.根据权利要求I所述的ー种电涡流低频振动检测装置，其特征在于传感器振荡电路采用调频式高频率稳定振荡器电路。
专利摘要本实用新型涉及一种电涡流低频振动检测装置，检测装置由悬臂梁、矩形箱体、铁氧体衔铁、电感传感器、传感器振荡电路、整型电路、单片机接口电路图、PC机组成；矩形箱体置于先待测结构上，悬臂梁一端固定于矩形箱体内竖向固定杆上，另一端搭载铁氧体衔铁，电感传感器置于矩形箱体顶部，并与铁氧体衔铁处于同一中轴线上，传感器振荡电路、整型电路、单片机接口电路形成电路板后固定于矩形箱体侧面，并与电感传感器、PC机作公知连接。本实用新型可以实现低频及超低频振动信号检测；测量精度和灵敏度较高；装置结构简单、稳定性好，价格较低，易于推广应用。
文档编号G01H11/00GK202648788SQ201220135258
公开日2013年1月2日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者吴加权, 李迅鹏, 李红艳, 马琨 申请人:昆明理工大学