钢结构关键位置应力应变监测预警系统的制作方法
【专利摘要】一种钢结构关键位置应力应变监测预警系统，包括多个光纤光栅传感器、光电探测器、A/D转换芯片、D/A模块、处理器、报警模块和短信模块；所述的光纤光栅传感器包括匹配光栅阵列和传感光栅阵列，所述的匹配光栅阵列内设有压电体；所述的光电探测器通过放大器和A/D转换芯片与处理器输入端连接；D/A模块、短信模块与处理器输出端连接。本实用新型通过锯齿波产生电路，使匹配光栅阵列和传感光栅阵列的中心波长重合，达到高精度测量和预警的目的。
【专利说明】
钢结构关键位置应力应变监测预警系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及钢结构应力应变监测技术领域，具体是一种钢结构关键位置应力应变监测预警系统。
【背景技术】
[0002]近年来，钢结构在建筑当中得到了广泛的应用，其结构越来越新颖、形式越来越复杂、规模越来越庞大，己成为当代建筑结构中最重要和最活跃的领域之一。钢结构的发展，对施工过程中和使用中钢结构的健康监测技术提出了更高的要求。现有的钢结构应力监测系统能够监测钢结构普通位置的形变，但是对于钢结构关键位置其灵敏度达不到要求，而且钢结构关键位置不仅要求能监测应力应变，更要求能够在钢结构关键位置发生严重形变之前做出预警，因此对于钢结构关键位置的应力应变监测预警仍然是待解决的重大问题。
【发明内容】
[0003]为了解决上述现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种钢结构关键位置应力应变监测预警系统，通过锯齿波产生电路，使匹配光栅阵列和传感光栅阵列的中心波长重合，达到高精度测量和预警的目的。
[0004]本实用新型采用的技术方案:一种钢结构关键位置应力应变监测预警系统，包括多个光纤光栅传感器、光电探测器、A/D转换芯片、D/A模块、处理器、报警模块和短信模块；所述的光纤光栅传感器包括匹配光栅阵列和传感光栅阵列，所述的匹配光栅阵列内设有压电体;所述的光电探测器通过放大器和A/D转换芯片与处理器输入端连接;D/A模块、短信模块与处理器输出端连接。
[0005]优选的，所述的D/A模块P0.7 口接SDIN串行数字信号输入端，P0.6 口接时钟脉冲信号，P0.5接片选信号。
[0006]优选的，所述的短信模块采用S1MSOOL模块。
[0007]优选的，所述的A/D转换芯片采用ADS7886芯片。
[0008]优选的，所述的处理器采用STC90C52RC单片机。
[0009]优选的，所述的光纤光栅传感器内部设有两个光电親合器。
[0010]优选的，所述的报警模块采用声光报警。
[0011]本实用新型的有益效果:本实用新型采用匹配光栅解调法对光纤光栅传感器的信息进行解调，宽带光源发出的光经过光电耦合器入射到传感光纤光栅阵列，只有满足Bragg条件的光才能被反射回来，反射回来后再次经光电耦合器进入匹配光栅阵列，通过在匹配光栅阵列的压电体上施加锯齿波扫描电压信号，调节其匹配光栅阵列的中心波长使其在一定范围内变化。当匹配光栅阵列的反射谱峰与传感光栅阵列的反射谱峰重合时，经过匹配光栅阵列反射的光强最大，此反射光汇聚到光电探测器上，将其转换为相应的电信号，经放大器放大后，通过STC90C52RC单片机芯片控制实时采集此电压信号并找出其最大值，此最大值即为经过匹配光栅阵列反射后所对应的最大光强。同时根据此最大值可以确定施加在匹配光栅阵列上相对应的电压值，再根据反射谱峰值波长和扫描电压的关系，便可得出，传感光栅阵列受外界物理量影响后波长漂移量，最后根据传感器外界物理量与波长的编码关系式即可计算出应变的大小。因此，本实用新型监测钢结构应力应变更加精确，能够在应变十分微小的时候就监测到，可以应用于钢结构的关键位置。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的系统结构框图；
[0013]图2是本实用新型锯齿波产生电路图；
[0014]图3是本实用新型短信发送模块电路图。
【具体实施方式】
[0015]以下是本实用新型的一个具体实施例，现结合附图作进一步说明。
[0016]如图1所示，一种钢结构关键位置应力应变监测预警系统，包括多个光纤光栅传感器、光电探测器、A/D转换芯片、D/A模块、处理器、报警模块和短信模块;所述的光纤光栅传感器包括匹配光栅阵列和传感光栅阵列，所述的匹配光栅阵列内设有压电体;所述的光电探测器通过放大器和A/D转换芯片与处理器输入端连接;D/A模块、短信模块与处理器输出端连接。
[0017]本实施例中，所述的A/D转换芯片采用ADS7886芯片，所述的处理器采用STC90C52RC单片机，所述的光纤光栅传感器内部设有两个光电親合器，所述的报警模块米用声光报警。
[0018]如图2所示，所述的D/A模块P0.7 口接SDIN串行数字信号输入端，P0.6 口接时钟脉冲信号，P0.5接片选信号，由STC90C52RC单片机控制D/A模块输出一个锯齿波驱动压电体，使匹配光栅阵列在一定的压力下中心波长发生变化，在某一时刻能和传感光栅阵列的中心波长完全重合，这时透过匹配光栅阵列的光强最大，从而达到测量的目的。
[0019]所述的短信模块采用S頂800L模块，根据光纤光栅传感器测得的应变值，单片机进行判断，如果超出设定值，系统将报警点的信息发送到预设的手机号码中。如图3所示，为短信模块的接线图，其中SIM800L模块中RST引脚为模块复位引脚，接到单片机的RD端口 dRXD和TXD分别是模块的接收和发送数据引脚，接到单片机的相应TXD和RXD上，使SM800L模块和单片机进行通讯。
【主权项】
1.一种钢结构关键位置应力应变监测预警系统，其特征在于:包括多个光纤光栅传感器、光电探测器、A/D转换芯片、D/A模块、处理器、报警模块和短信模块;所述的光纤光栅传感器包括匹配光栅阵列和传感光栅阵列，所述的匹配光栅阵列内设有压电体;所述的光电探测器通过放大器和A/D转换芯片与处理器输入端连接;D/A模块、短信模块与处理器输出端连接。2.根据权利要求1所述的钢结构关键位置应力应变监测预警系统，其特征在于:所述的D/A模块P0.7 口接SDIN串行数字信号输入端，P0.6 口接时钟脉冲信号，P0.5接片选信号。3.根据权利要求1所述的钢结构关键位置应力应变监测预警系统，其特征在于:所述的短信模块采用SIM800L模块。4.根据权利要求1所述的钢结构关键位置应力应变监测预警系统，其特征在于:所述的A/D转换芯片采用ADS7886芯片。5.根据权利要求1所述的钢结构关键位置应力应变监测预警系统，其特征在于:所述的处理器采用STC90C52RC单片机。6.根据权利要求1所述的钢结构关键位置应力应变监测预警系统，其特征在于:所述的光纤光栅传感器内部设有两个光电親合器。7.根据权利要求1所述的钢结构关键位置应力应变监测预警系统，其特征在于:所述的报警模块采用声光报警。
【文档编号】G01D5/38GK205537696SQ201620277599
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】黄培, 梁纯, 戚海永
【申请人】江苏建筑职业技术学院