CN219890489U - 一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置 - Google Patents

Abstract

一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置，属于土木工程测量技术领域。为解决桥梁大体积承台应力与应变准确检测的问题。本实用新型应力应变传感器连接模拟电子开关，模拟电子开关分别连接激振单元、采集单元、STM32微控制器，采集单元连接信号处理单元，激振单元、信号处理单元分别连接STM32微控制器，STM32微控制器连接通信单元；应力应变传感器用于测量桥梁大体积承台内部的应变量，并可同步测量埋设点的温度；模拟电子开关用于实现装置的通断；激振单元用于实现应力应变传感器的扫频工作；采集单元用于采集应力应变传感器检测的数据；信号处理单元用于对采集单元采集的信号进行放大、整形，滤波。本发明测量准确度高。

Description

一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置

技术领域

本实用新型属于土木工程测量技术领域，具体涉及一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置。

背景技术

桥梁承台大体积混凝土的特点主要是，胶凝材料在水化反应过程中释放出大量的热量，这些热量积聚在混凝土内部不易散发。当混凝土的内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形，温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力也越大。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便开始产生温度裂缝，裂缝对混凝土会有较大的危害。当前采集桥梁承台应力的主要方法是利用振弦式传感器进行人工数据采集，通常采用智能读数仪CS-DSY709直接读出应变计物理量(με)，同时读数仪根据测量时间把应变计的编号、温度、应变值(με)保存到读数仪里。但这种方法有很多局限性的问题，如：采集仪集成度较低；采集过程容易受外界因素干扰等；数据传输中，数值的传递又受地理位置；自然环境和通信方法的限制等问题。

发明内容

本实用新型为解决桥梁大体积承台应力与应变准确检测的问题，提出一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置，包括应力应变传感器、模拟电子开关、激振单元、采集单元、信号处理单元、STM32微控制器、通信单元；

所述应力应变传感器连接模拟电子开关，所述模拟电子开关分别连接激振单元、采集单元、STM32微控制器，所述采集单元连接信号处理单元，所述激振单元、信号处理单元分别连接STM32微控制器，所述STM32微控制器连接通信单元；

所述应力应变传感器用于测量桥梁大体积承台内部的应变量，并可同步测量埋设点的温度；

所述模拟电子开关用于实现桥梁大体积承台应力与应变检测装置的通断；

所述激振单元用于实现应力应变传感器的扫频工作；

所述采集单元用于采集应力应变传感器检测的数据；

所述信号处理单元用于对采集单元采集的信号进行放大、整形，滤波。

进一步的，所述应力应变传感器的个数为16个，所述应力应变传感器为振弦应变计传感器。

进一步的，所述STM32微控制器为STM32F103开发板。

进一步的，所述模拟电子开关为8路5V继电器板，每路继电器板的第一路-第四路连接一个应力应变传感器，第五路-第八路连接一个应力应变传感器，所述模拟电子开关的型号为JOC-3FF-S-Z。

进一步的，所述STM32微控制器按照RS485通信协议向串口发送数据帧，串口通过TTL电平转换后，再将信号发送至通信单元。

进一步的，所述通信单元采用LoRa无线传输技术。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型所述的一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置，使用了ARM处理器STM32，在外部配备相应的激振单元，采集单元，信号处理单元，再与LoRa无线传输技术相结合，从而实现振弦式传感器信号采集与传送。采用本发明所述的所述的一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置，准确度和安全性符合现场使用的规定，可以有效地掌握桥梁健康状况，避免事故的发生。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型所述的一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置的STM32供电电路图；

图3为本实用新型所述的一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置的激振单元的电路图；

图4为本实用新型所述的一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置的信号处理单元的信号处理图电路图；

图5为本实用新型所述的一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置的模拟电子开关和应力应变传感器的连接关系图。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本实用新型的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本实用新型公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下具体实施方式，并配合附图1-附图5详细说明如下：

具体实施方式一：

一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置，包括应力应变传感器1、模拟电子开关2、激振单元3、采集单元4、信号处理单元5、STM32微控制器6、通信单元7；

所述应力应变传感器1连接模拟电子开关2，所述模拟电子开关2分别连接激振单元3、采集单元4、STM32微控制器6，所述采集单元4连接信号处理单元5，所述激振单元、信号处理单元5分别连接STM32微控制器6，所述STM32微控制器6连接通信单元7；

所述应力应变传感器1用于测量桥梁大体积承台内部的应变量，并可同步测量埋设点的温度；

所述模拟电子开关2用于实现桥梁大体积承台应力与应变检测装置的通断；

所述激振单元3用于实现应力应变传感器1的扫频工作；

所述采集单元4用于采集应力应变传感器1检测的数据；

所述信号处理单元5用于对采集单元4采集的信号进行放大、整形，滤波。

进一步的，所述应力应变传感器1的个数为16个，所述应力应变传感器1为振弦应变计传感器。

进一步的，所述STM32微控制器6为STM32F103开发板。

进一步的，所述模拟电子开关2为8路5V继电器板，每路继电器板的第一路-第四路连接一个应力应变传感器1，第五路-第八路连接一个应力应变传感器1，所述模拟电子开关2的型号为JOC-3FF-S-Z。

进一步的，所述STM32微控制器6按照RS485通信协议向串口发送数据帧，串口通过TTL电平转换后，再将信号发送至通信单元7。

进一步的，所述通信单元7采用LoRa无线传输技术。

进一步的，所述一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置外设使用锂电池供电，同时配合充放电一体板为锂电池及时供电；所述充放电一体板为Risym充电放电保护一体板、具备DC-DC可调升压稳压电源模块、5V大容量锂电池：5V大容量锂电池正负极分别连接DC-DC可调升压稳压电源模块输入端正负极，将DC-DC可调升压稳压电源模块输出端校准为14V；5V大容量锂电池正负极再与Risym充电放电保护一体板正负极连接；Risym充电放电保护一体板USB输出端为STM32F103单片机供电，microUSB端用于给锂电池充电。

本实施方式所述的一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置的工作原理为：STM32微控制器通过激振单元启动应力应变传感器，激振单元通过使应力应变传感器的钢弦起振引起膜片振动，然后采集单元开始工作，对采集到的数据进行离散采样，采样结束后对数据送至信号处理单元中进行滤波整形后，再将处理好的数据送至STM32微控制器进行频率计算。STM32微控制器以ARM处理器STM32为系统核心，利用STM32内部A/D转换功能实现从模拟量到数字量的转换，同时利用STM32内置的计数器，定时器和输入捕获功实现对频率信号的等精度测量，通过内部定时器输出扫频脉冲信号。激振单元使用CMOSFET场效应管进行对ARM处理器输出信号的放大驱动。模拟电子开关的信息的转换和控制通过模拟开关芯片即8个8路5V继电器来实现，首先经过应力应变传感器的输入输出信息通过采样电路后转换成离散信号，然后通过信号处理电路。最终再通过设置的高压二极管峰值检波电路，输出信号为振荡电压信号的包络信号幅值，然后输入A/D转换器，从而实现包络电压检测。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然在上文中已经参考具体实施方式对本申请进行了描述，然而在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本申请所披露的具体实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本申请并不局限于文中公开的特定具体实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置，其特征在于，包括应力应变传感器(1)、模拟电子开关(2)、激振单元(3)、采集单元(4)、信号处理单元(5)、STM32微控制器(6)、通信单元(7)；

所述应力应变传感器(1)连接模拟电子开关(2)，所述模拟电子开关(2)分别连接激振单元(3)、采集单元(4)、STM32微控制器(6)，所述采集单元(4)连接信号处理单元(5)，所述激振单元、信号处理单元(5)分别连接STM32微控制器(6)，所述STM32微控制器(6)连接通信单元(7)；

所述应力应变传感器(1)用于测量桥梁大体积承台内部的应变量，并可同步测量埋设点的温度；

所述模拟电子开关(2)用于实现桥梁大体积承台应力与应变检测装置的通断；

所述激振单元(3)用于实现应力应变传感器(1)的扫频工作；

所述采集单元(4)用于采集应力应变传感器(1)检测的数据；

所述信号处理单元(5)用于对采集单元(4)采集的信号进行放大、整形，滤波。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置，其特征在于，所述应力应变传感器(1)的个数为16个，所述应力应变传感器(1)为振弦应变计传感器。

3.根据权利要求2所述的一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置，其特征在于，所述STM32微控制器(6)为STM32F103开发板。

4.根据权利要求3所述的一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置，其特征在于，所述模拟电子开关(2)为8路5V继电器板，每路继电器板的第一路-第四路连接一个应力应变传感器(1)，第五路-第八路连接一个应力应变传感器(1)，所述模拟电子开关(2)的型号为JOC-3FF-S-Z。

5.根据权利要求4所述的一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置，其特征在于，所述STM32微控制器(6)按照RS485通信协议向串口发送数据帧，串口通过TTL电平转换后，再将信号发送至通信单元(7)。

6.根据权利要求5所述的一种桥梁大体积承台应力与应变检测装置，其特征在于，所述通信单元(7)采用LoRa无线传输技术。