一种加速度传感器内置于拉索的振动信号采集系统的制作方法

本实用新型涉及桥梁拉索技术领域，具体是一种加速度传感器内置于拉索的振动信号采集系统。

背景技术：

加速度传感器广泛应用于拉索参数测量当中，例如频率法测索力、测量拉索斜度、拉索振幅等均采用加速度传感器采集拉索振动作为前提基础。目前所使用的加速度传感器均为独立于拉索设计，使用时人为在拉索外表面捆绑加速度传感器，该方式存在如下问题：1.传感器人为捆绑很难保证传感器与拉索的贴合度，尤其监测系统在长期运营之后，捆绑工装可能出现松动，这样将不能很好地测量拉索的振动；2.当拉索较长时，现场将传感器捆绑到拉索中间及以上部位将耗费较大人力物力，并存在一定的安全隐患；3.加速度传感器捆绑在拉索外表面影响拉索美观；解决上述问题，人们把加速度传感器内置在拉索内，如中国专利CN206470013U，公开了一种太阳能供电的内置式振动索力测量装置，包括太阳能电池板、锂电池、MEMS加速度传感器、微型控制器、蓝牙无线模块和机械壳，阳能电池板、锂电池、MEMS加速度传感器、微型控制器和蓝牙无线模块均由机械壳封装包裹，本内置式振动索力测量装置通过内置式索力测量传感器，可通过缆索振动法测量缆索索力，并通过蓝牙无线传输，整个装置采用无线化设计，可内置于缆索索体内部，与缆索采用一体化设计，提高防护性和实用性。但该装置仍存在如下问题：采用无线传输方式，安装多个加速度传感器时会相互影响，监测不方便，工作稳定性不高。

技术实现要素：

本实用新型提供一种加速度传感器内置于拉索的振动信号采集系统，加速度传感器采用现场总线形式进行传输、控制，方便检测、监测系统布设，各传感器之间互不关联，提高系统稳定性；同时保证传感器与拉索完全贴合，保证拉索振动数据采集的精确性以及拉索的美观。

一种加速度传感器内置于拉索的振动信号采集系统，包括加速度传感器1、直流电源6、采集器2和现场总线3，所述加速度传感器1设置在拉索4内部与拉索4融为一体，所述加速度传感器1为两个以上，所述加速度传感器1均连接同一组现场总线3上，所述加速度传感器1还包括处理模块5，所述处理模块5接收加速度传感器1的检测数据并形成检测结果，所述处理模块5通过现场总线3与所述采集器2建立通讯连接，直流电源6通过电源线61对所述加速度传感器1供电。加速度传感器1可以与拉索4完全贴合且融为一体，保证拉索振动加速度采集精度，利于索力、倾角、振幅等的计算以及拉索的美观；加速度传感器1采用现场总线3形式进行传输、控制，方便检测、监测系统布设，各传感器之间互不关联，提高系统稳定性。

优选的，所述所述处理模块5包括电源管理模块51、MCU处理器52、MEMS加速度计芯片53和传输模块54。

优选的，所述MEMS加速度计芯片53为三轴加速度计，所述MEMS加速度计芯片53感应拉索检测数据，感应到的检测数据为模拟量数据，将模拟量数据进行处理解调、滤波、A/D转换并输出数字量数据。三轴加速度计体积小、重量轻，可测量空间加速度，保证了测量数据的全面性，提高测量精度。

所述MCU处理器52接收MEMS加速度计芯片53输出的数字量数据，对数字量数据进行FFT变化、倾角计算和位移计算处理得到检测结果，检测结果是频率、倾角和振幅信息。所述加速度传感器1自带MCU处理器52可以进行编程控制，传感器可以自行进行相关数据处理、运算，选择性传输数据，提高系统的适用性。

优选的，所述电源管理模块51对输入的直流电源6进行稳压至以达到所述加速度传感器1的电路所需电压要求，输入的直流电源6通过电源线61与电源管理模块51连接，保证传感器工作稳定性，和数据采集的精确性。

优选的，所述传输模块54采用现场总线3形式通讯，连接到拉索4内含的现场总线3上，用于所述处理模块5与所述采集器2之间的通讯，并接收采集器2发送的指令。

优选的，所述处理模块5外部设置有封装壳，对所述处理模块5进行隔热、绝缘和防静电防护，提高系统工作可靠性。

优选的，还包括电源线61和线缆连接器7，所述电源线61用于连接所述直流电源6与所述加速度传感器1，所述现场总线3与所述电源线61均安装线缆连接器7内，所述现场总线3与采集器2建立双向通讯连接，所述直流电源6通过所述电源线61对所述加速度传感器1供电。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种加速度传感器内置于拉索的振动信号采集系统的总体结构框图。

图2是本实用新型所述的一种加速度传感器内置于拉索的振动信号采集系统的安装结构示意图。

图3是本实用新型所述的加速器传感器的安装结构图。

图4是本实用新型所述的处理模块的工作原理框图。

图5是本实用新型所述的加速度传感器的外部接线结构示意图。

图中：1、加速度传感器；2、采集器；3、现场总线；4、拉索；5、处理模块；51、电源管理模块；52、MCU处理器；53、MEMS加速度计芯片；54、传输模块；6、直流电源；61、电源线；7、线缆连接器。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

如图1和图2所示，一种加速度传感器内置于拉索的振动信号采集系统，包括加速度传感器1、直流电源6、采集器2和现场总线3，所述加速度传感器1为3个，所述加速度传感器1均连接同一组现场总线3上，所述加速度传感器1还包括处理模块5，所述处理模块5接收加速度传感器1的检测数据并形成检测结果，所述处理模块5将所述检测结果通过现场总线3传输到采集器2。直流电源6通过电源线61对所述加速度传感器1供电。

如图3所示，所述加速度传感器1体积小，能够嵌入到在拉索4内部，加速度传感器1与拉索4融为一体。

如图4所示，所述所述处理模块5包括电源管理模块51、MCU处理器52、MEMS加速度计芯片53和传输模块54。

所述MEMS加速度计芯片53为三轴加速度计，所述MEMS加速度计芯片53感应拉索检测数据，将感应到的检测数据为模拟量数据，将模拟量数据进行处理解调、滤波、A/D转换并输出数字量数据。所述MCU处理器52接收MEMS加速度计芯片53输出的数字量数据，对数字量数据进行FFT变化、倾角计算和位移计算处理得到检测结果，检测结果是频率、倾角和振幅信息。选择性发送检测数据和检测结果至所述传输模块54。

如图4所示，所述电源管理模块51对输入的直流电源6进行稳压至以达到所述加速度传感器1的电路所需电压要求，直流电源6通过电源线61与电源管理模块51连接，所述电源管理模块51对输入的直流电源(12～24V)进行稳压形成所述加速度传感器1的电路所需电压(3.3V)。

如图4所示，所述传输模块54采用现场总线3形式通讯，连接到拉索4内含的现场总线3上，所述传输模块54用于所述处理模块5与所述采集器2之间的通讯连接，接收采集器2发送的指令或发送所述加速度传感器1的检测数据和检测结果。

所述处理模块5外部设置有封装壳，对所述处理模块5进行隔热、绝缘和防静电防护，所述封装壳是等级为IP67的硬质绝缘塑料。

如图5所示，现场总线3与电源线61合拢连接到一个线缆连接器7的一端，线缆连接器7另一端与采集器2连接，线缆连接器7设置在在拉索锚固端锚头处，是防护等级为IP67的航空插头线缆连接器。

本实用新型的工作过程如下：MEMS加速度计芯片53为三轴加速度计，感应拉索振动加速度得到检测数据，对检测数据进行处理解调、滤波、A/D转换，得到数字量数据输出并传输给MCU处理器52，MCU处理器52可编程对数字量数据进行FFT变化、倾角计算、位移计算等处理，得出相应频率、倾角、振幅等检测结果，选择性检测数据、频率、倾角、振幅等信息，并通过传输模块54传输至现场总线3，现场总线3传输给采集器2；该系统还可通过现场总线3接收采集器2的控制指令，根据指令进行相应操作。