一种桥梁三维振幅监测装置的制作方法

本实用新型涉及桥梁振幅监测仪技术领域，尤其是一种桥梁三维振幅监测装置。

背景技术：

随着我国公路和铁路里程的快速增加，桥梁的数目也在快速增加，桥梁是交通运输网络的重要组成部分，桥梁是否能够安全运营直接关系到国家及人民的生命财产安全，因此必须对桥梁的安全状况进行监测评估。近年来, 工程研究人员从桥梁的参数监测出发，开展了桥梁安全状态的评估工作，并取得了很大的进展，而对桥梁的监测旨在检查关键的设计参数并获得必要的桥梁维护所需的记录。根据交通部门的统计，桥梁垮塌事故发生的频率有所上升，由此造成的经济损失和社会影响更是难以估量，所以预先对桥梁采取安全评估措施则可以大大减少桥梁发生事故的隐患。

正因如此，桥梁的安全监测越来越受到重视，交通部门对大桥的安全性方面的要求也越来越严格，桥梁的安全监测正日益成为土木工程学科中的一个非常活跃的研究方向。振幅作为桥梁安全评估监测的关键参数之一，是桥梁监测过程中必不可少的监测参数，对桥梁的安全有着很大的影响。目前，工程界关于振幅测量的方法有很多，但都难以满足远程实时监测及测量的要求。国内外新近出现的散斑成像法、应变测量法等对旧有振幅测量的方法进行了改进，但也存在诸如采集速度慢、实时性差、不便与计算机接口等缺点，在实际工程应用中往往受到很大的限制。桥梁在建成后，受到风荷载、车辆荷载、温度和地震等因素的影响，为保证桥梁在上述条件下的安全运营，有必要对桥梁进行连续实时监测。

从现有技术来看，目前国内外用于振幅监测的方法主要有：光纤光栅传感器、全站仪、位移传感器、加速度传感器和激光测试方法。光纤光栅传感器是一种接触型传感器，是国内市场上的主导产品，它需要桥梁建设过程中预埋在桥板的特定部位，其最大的缺陷是光纤光栅经重型车辆碾压后容易折断，而且对已建成的大桥无能为力；全站仪逐点扫描法的缺点是各测点不同步以及桥的变形量大时不可测；现有的位移传感器也是一种接触型传感器，必须与测点相接触，其缺点是对于难以接近点无法测量以及对横向振幅测量有困难；现有的加速度传感器同样是一种接触型传感器，对于低频静态振幅鉴别效果差，为获得振幅数据计算时必须进行两次积分，精度不高，也无法实时监测。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种桥梁三维振幅监测装置，具有测量精度高、可远程实时监测报警的优点以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种桥梁三维振幅监测装置，包括外壳，所述外壳的侧面固定连接有安装架，外壳的内部设有PCB电路板；所述PCB电路板上焊接有主控处理芯片、三轴高精度加速度传感器、数据采集模块、电源模块、信号处理模块和通信模块；所述主控处理芯片的输入端电连接有三轴高精度加速度传感器和数据采集模块的输出端，主控处理芯片的输出端电连接有信号处理模块和通信模块的输入端；所述电源模块的输出端电连接有主控处理芯片、三轴高精度加速度传感器、数据采集模块、信号处理模块和通信模块的输入端；所述三轴高精度加速度传感器的输出端电连接数据采集模块的输入端；所述信号处理模块的输出端电连接有通信模块的输入端。

作为本实用新型进一步的方案：所述电源模块设有多路电压不同的输出端。

作为本实用新型进一步的方案：所述电源模块电连接通信电缆，通信电缆电源模块为控处理芯片、三轴高精度加速度传感器、数据采集模块、电源模块、信号处理模块和通信模块供电。

作为本实用新型进一步的方案：所述通信模块上设有RS232串行通讯传输接口。

与现有技术相比，本实用新型有益效果：

本桥梁三维振幅监测装置，通过设置PCB电路板、主控处理芯片、三轴高精度加速度传感器、信号处理模块和通信模块，PCB电路板为一嵌入式处理系统，三轴高精度加速度传感器测得桥梁振幅的x、y、z向的振幅变化情况，可通过多轴的测量和优化测量数据，解决了现有加速度传感器精度不高的缺点，将数据送入主控处理芯片，信号处理模块进行数据滤波、积分运算、坐标变换、数据校准等一系列处理，整理后的数据通过通信模块发送至监测中心，监测中心可以随时观察桥梁的振幅变化数据，在振幅出现明显变化且超过阈值时，远程实时监测报警，以供监管部门及时对桥梁进行维护维修，从而达到预警的目的，解决了不能实时监控的缺点。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图。

图2为本实用新型的模块连接图。

图3为本实用新型的电路原理图。

图中：1-外壳；11-安装架；2-PCB电路板；21-主控处理芯片；22-三轴高精度加速度传感器；23-数据采集模块；24-电源模块；25-信号处理模块；26-通信模块。

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1-3，本实用新型实施例中，一种桥梁三维振幅监测装置，包括外壳1，外壳1的侧面固定连接有安装架11，外壳1通过安装架11固定连接在桥梁的底部，外壳1的内部设有PCB电路板2，PCB电路板2为一嵌入式处理系统，处理系统包括传感器，传感器测得的数据送入主控处理芯片，进行数据滤波、积分运算、坐标变换、数据校准等一系列处理，计算得到需求的振幅变化等物理量数据，送至通信部分作为结果输出；PCB电路板2上焊接有主控处理芯片21、三轴高精度加速度传感器22、数据采集模块23、电源模块24、信号处理模块25和通信模块26；主控处理芯片21的输入端电连接有三轴高精度加速度传感器22和数据采集模块23的输出端，电源模块24的输出端电连接有主控处理芯片21、三轴高精度加速度传感器22、数据采集模块23、信号处理模块25和通信模块26的输入端；三轴高精度加速度传感器22的输出端电连接数据采集模块23的输入端，三轴高精度加速度传感器22在加速度传感器中有一种是三轴加速度传感器，基于加速度的基本原理去实现工作的，加速度是个空间矢量，一方面，要准确了解物体的运动状态，必须测得其三个坐标轴上的分量；另一方面，测量桥梁振幅，预先不知道桥梁上车辆的运动方向的，只有应用三轴加速度传感器来检测加速度信号，实时测出结构体振幅的x、y、z向振幅变化情况，可通过多轴的测量和优化测量数据，解决了现有加速度传感器精度不高以及不能实时监控的缺点可以对桥梁的整个结构空间进行测量，测量数据准确，将测得的电信号发送至主控处理芯片21和数据采集模块23，、主控处理芯片21的输出端电连接有信号处理模块25和通信模块26的输入端；信号处理模块25的输出端电连接有通信模块26的输入端，主控处理芯片21接收到电信号，发送到信号处理模块25，信号处理模块25抽取特征信号，经去干扰、分析、综合、变换和运算等处理，经过数据滤波、积分运算、坐标变换、数据校准等一系列处理，计算得到需求的振幅变化等物理量数据，将振幅变化等物理量数据传输至通信模块26，通信模块26上设有RS232串行通讯传输接口，RS232串行通讯时目前最常用的一种串行通讯接口，只需要一条信号线就可以进行数据的单向传送，而且线路简单，价格相对较低很适合广泛的运用，可以对桥梁多个位置进行振幅测量，通信模块26通过RS232串行通讯传输接口将数据发送至监测中心，使得监测中心可以随时查看桥梁的振幅变化；电源模块24设有多路电压不同的输出端，电源模块24电连接通信电缆，通信电缆通过电源模块24为控处理芯片21、三轴高精度加速度传感器22、数据采集模块23、电源模块24、信号处理模块25和通信模块26供电，使得装置不会由于电力不足而发生问题，在振幅出现明显变化且超过阈值时，远程实时监测报警，以供监管部门及时对桥梁进行维护维修，从而达到预警的目的。

综上所述；该桥梁三维振幅监测装置，通过设置PCB电路板2、主控处理芯片21、三轴高精度加速度传感器22、信号处理模块25和通信模块26，PCB电路板2为一嵌入式处理系统，三轴高精度加速度传感器22测得桥梁振幅的x、y、z向的振幅变化情况，可通过多轴的测量和优化测量数据，解决了现有加速度传感器精度不高的缺点，将数据送入主控处理芯片21，信号处理模块25进行数据滤波、积分运算、坐标变换、数据校准等一系列处理，整理后的数据通过通信模块26发送至监测中心，监测中心可以随时观察桥梁的振幅变化数据，在振幅出现明显变化且超过阈值时，远程实时监测报警，以供监管部门及时对桥梁进行维护维修，从而达到预警的目的，解决了不能实时监控的缺点。

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。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

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。