一种高速铁路桥梁动挠度测试系统的制作方法

本实用新型涉及桥梁动力响应测试及高速铁路桥梁安全监测领域，具体涉及一种高速铁路桥梁动挠度测试系统。

背景技术：

动挠度测试是高速铁路桥梁安全检测的重要组成部分,是评定高速铁路桥梁承载能力、高速列车行驶安全性的一项重要指标，但是一些横跨江河或大峡谷的大跨度高速铁路桥梁的动挠度测试一直是一个有待解决的工程测试难题。现有的桥梁动挠度测试系统按照其实现方式主要可分为拉线式位移计测试系统、激光测挠系统、GPS测距系统、倾角仪测挠系统。基于拉线式位移计测量动挠度的方法虽然设备简单、操作方便、费用低廉,但是该方法需要把吊锤固定于桥下，不能用于测试桥下有水的桥梁和桥面远离桥地面的桥梁。激光测挠系统是利用CCD光电耦合器件测量桥梁动挠度，但是该设备也需要在测点附近200米内找到一个静态的参考点，因此只能测量离桥头比较近或桥下无水的桥梁,另外激光测挠系统易受下雨、雾天等环境条件的影响，不能用于长期监测。GPS测距系统因其竖向位移测试精度只能达到厘米级别，无法满足高速铁路桥梁动挠度的测试要求。倾角仪测挠系统主要是基于桥梁转角曲线与挠度曲线存在积分关系而实现，此类系统虽然不需要静态的参考点，但是荷载在桥面快速移动时，会在桥的纵向产生明显的加速度信号，而由于传统的高精度力平衡伺服式倾角仪在感应到测点截面微弱的横向动转角信号的同时也能感应到测点截面的纵向加速度信号，进而其输出的动转角信号存在严重的失真。因此开展大跨度高速铁路桥梁动挠度测试系统的研制具有重要的现实意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出一种高速铁路桥梁动挠度测试系统，以提供更加精确和稳定动挠度测试。

本实用新型的高速铁路桥梁动挠度测试系统包括：

多个力平衡伺服式倾角仪，设置于高速铁路桥梁上，用于检测桥梁被测截面的横向动转角信号；

数据采集仪，与所述多个力平衡伺服式倾角仪连接，用于将力平衡伺服式倾角仪的输出信号同步转换为数字检测信号；

无线发射装置，与所述数据采集仪连接，用于发射所述数字检测信号；

无线接收装置，用于接收所述数字检测信号；

数据处理装置，与所述无线接收装置连接，用于根据数字检测信号计算输出高速铁路桥梁动挠度。

优选地，所述力平衡伺服式倾角仪为基于电磁式感应产生阻力及基于电子阻尼器间接地改变系统质量模块重量的倾角仪。

优选地，所述数据采集仪包括：

信号调理模块，用于对横向动转角信号进行滤波和放大；

模数转换模块，与所述信号调理模块连接，用于进行模数转换；

数据缓存模块，用于缓存数字信号；

数据传输模块，用于输出所述数字信号；

控制模块，与所述模数转换模块、数据缓存模块和所述数据传输模块连接。

优选地，所述信号调理模块为AD8253ARMZ芯片。

优选地，所述模数转换模块为AD7606芯片。

优选地，所述数据缓存模块为CY7C1019DV33芯片。

优选地，所述数据传输模块为DP83848I以太网物理层芯片。

优选地，所述无线发射装置和无线接收装置为无线网桥。

本实用新型的高速铁路桥梁动挠度测试系统，可以实现了大跨度高速铁路桥梁动挠度的测试，设置安装方便，具有较高的测试精度和环境适应性。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本实用新型实施例的高速铁路桥梁动挠度测试系统的示意图；

图2是本实用新型实施例的数据采集仪的示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

图1是本实用新型实施例的高速铁路桥梁动挠度测试系统的示意图。如图1所示，本实用新型实施例的高速铁路桥梁动挠度测试系统包括多个力平衡伺服式倾角仪1、数据采集仪2、无线发射装置3、无线接收装置4和数据处理装置5。

其中，多个力平衡伺服式倾角仪1设置于高速铁路桥梁上，用于检测桥梁被测截面的横向动转角信号。具体地，力平衡伺服式倾角仪采用基于电磁式感应产生阻力及基于电子阻尼器间接地改变系统质量模块重量的高精度倾角仪。多个力平衡伺服式倾角仪1可以检测高速铁路桥梁不同位置以及不同被测截面的横向动转角信号。

数据采集仪2与所述多个力平衡伺服式倾角仪1连接，用于将力平衡伺服式倾角仪的输出信号同步转换为数字检测信号。由于力平衡伺服式倾角仪1向数据采集仪2传输的为模拟信号，因此，两者需要通过电缆连接。具体地，如图2所示，数据采集仪2包括信号调理模块21、模数转换模块22、数据缓存模块23、数据传输模块24和控制模块25。

其中，信号调理模块21用于对横向动转角信号进行滤波和放大；具体地，信号调理模块21可以采用AD8253ARMZ芯片。

模数转换模块22与信号调理模块21连接，用于进行模数转换。具体地，模数转换模块22可以采用AD7606芯片。

数据缓存模块23用于缓存数字信号。具体地，数据缓存模块23采用CY7C1019DV33芯片。

数据传输模块24用于输出所述数字信号。具体地，数据传输模块24为DP83848I以太网物理层芯片，也即，通过以太网总线与相连的无线发射装置3连接。在数据传输模块24采用以太网物理层芯片时，数据采集仪2和无线发射装置3可以通过网线连接。当然，数据传输模块24也可以采用例如基于USB总线或其它总线技术的数据传输芯片，这是，数据采集仪2和无线发射装置3可以通过总线技术对应的连接媒介进行连接。

控制模块25与所述模数转换模块22、数据缓存模块23和所述数据传输模块24连接，用于控制上述三个模块进行模数转换、数据缓存以及数据传输操作。

由于高速铁路桥震动较大，同时电器设备众多，为了方式电磁干扰，数据处理装置通常会距离桥梁一段距离设置，这种情况下，通过有线连接成本较高，因此，采用无线方式来进行数字信号传输。

无线发射装置3与数据采集仪2连接，用于发射所述数字检测信号。同时，在数据处理装置5一侧，无线接收装置4用于接收所述数字检测信号。优选地，所述无线发射装置和无线接收装置为无线网桥。无线网桥具有数据传输速度快、成本低、传输距离较远等特点。优选地，无线发射装置3和无线接收装置4之间通过基于2.4G技术的无线技术连接或通过移动数据通信技术(例如长期演进LTE技术)来进行无线连接。

数据处理装置5与所述无线接收装置连接，用于根据数字检测信号计算输出高速铁路桥梁动挠度。具体地，数据处理装置5首先预测各测试点的动转角波形大致形状。首先选找波形的起跳点来大致确定车辆经过桥梁的持续时间的极限范围，然后，对转角信号进行数字低通滤波，去除倾角仪有效频带范围以外的噪声，然后波提升分解。对测点2的转角波形通过小波提升分解。最后，依据预定准则从小波分解结果里筛选出所要提取的转角信号，从而输出动挠度。

本实用新型的高速铁路桥梁动挠度测试系统，可以实现了大跨度高速铁路桥梁动挠度的测试，设置安装方便，具有较高的测试精度和环境适应性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。