一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種結(jié)構(gòu)檢測用的內(nèi)置式無線加速度傳感器，包括保護(hù)罩和置于保護(hù)罩內(nèi)部的慣性發(fā)電機(jī)、加速度傳感器、無線模塊等功能模塊。本實用新型可以實現(xiàn)系統(tǒng)自主供電，利用加速度傳感器對結(jié)構(gòu)內(nèi)部相關(guān)功能參數(shù)進(jìn)行測量，并將所測得的數(shù)據(jù)通過無線模塊傳送給外部接收器；該系統(tǒng)可以跟隨結(jié)構(gòu)位移自主發(fā)電，所產(chǎn)生的電量可以供給系統(tǒng)正常工作，并對蓄電池進(jìn)行充電。本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，加工制作和安裝布設(shè)方便，使用操作簡單，所測得的數(shù)據(jù)真實可靠，并且中間沒有導(dǎo)線對測量數(shù)據(jù)的影響，可以真實準(zhǔn)確的將數(shù)據(jù)傳遞給終端系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，有效解決了傳統(tǒng)測量方式對于線材的依賴和線材帶來的信號衰減、信號干擾等影響。
【專利說明】
一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種內(nèi)置加速度傳感器，尤其涉及一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)如今，伴隨交通運(yùn)輸?shù)然A(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，高墩大跨結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用越來越重要，在役結(jié)構(gòu)的檢測也成為判斷結(jié)構(gòu)性能的一個必不可缺的方法和手段。傳統(tǒng)檢測方法依靠表面粘貼或者局部破損的方式來檢測結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀況;或者依靠預(yù)先埋設(shè)傳感器后通過大量的導(dǎo)線來傳遞數(shù)據(jù)信號。這樣的方式要么不能直接接觸到結(jié)構(gòu)內(nèi)部，要么會給結(jié)構(gòu)帶來局部的破壞。與此同時，大量的導(dǎo)線一方面會加大經(jīng)濟(jì)的投入，另外一方面由于導(dǎo)線自身的信號損耗和干擾會給結(jié)構(gòu)檢測帶來不小的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型主要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)和不足中提供一種可以內(nèi)置式無線加速度傳感器，其結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，投入成本低，施工方便并且壽命長、效率高、使用效果好，能夠有效解決現(xiàn)有檢測傳感器等不能長期有效穩(wěn)定的測量結(jié)構(gòu)某一特征值的缺陷和現(xiàn)有傳感器接線問題帶來的影響。
[0004]為了解決上述問題，本實用新型采用的方案是:一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征在于:本實用新型由內(nèi)置蓄電池、慣性發(fā)電機(jī)、慣性開關(guān)、加速度傳感器、無線發(fā)射模塊、控制板、防護(hù)罩、支撐結(jié)構(gòu)組成；其中慣性發(fā)電機(jī)、慣性開關(guān)、蓄電池、控制板、固定于支撐結(jié)構(gòu)之上，加速度傳感器依據(jù)其不同功能作用于高墩大跨結(jié)構(gòu)外表面或者內(nèi)部;加速度傳感器依靠焊接技術(shù)固定于控制板上；內(nèi)置蓄電池、慣性發(fā)電機(jī)、慣性開關(guān)、功能傳感器、無線發(fā)射模塊、控制板、支撐結(jié)構(gòu)置于防護(hù)罩內(nèi)部。
[0005]上述一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征是:保護(hù)罩為金屬構(gòu)件，分為上下兩個腔體，兩者之間依靠機(jī)械連接組成一個整體，結(jié)合處設(shè)置有密封膠條防止水分等有害物質(zhì)侵入。
[0006]上述一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征是:由于風(fēng)力、外部荷載、地動力作用結(jié)構(gòu)會發(fā)生微小晃動，慣性發(fā)電機(jī)通過內(nèi)部振子可以感知結(jié)構(gòu)晃動，并隨著晃動產(chǎn)生電量，供給電路及蓄電池充電。
[0007]上述一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征是:慣性開關(guān)可以隨著結(jié)構(gòu)振動，控制整個系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能檢測。
[0008]上述一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征是:控制板包含主控制器、相關(guān)電路、無線模塊、時鐘模塊;依靠控制器，可以進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)預(yù)處理并將傳感器采集得到的數(shù)據(jù)通過無線模塊發(fā)射給外部接收器;控制器為可編程控制器，內(nèi)部燒錄預(yù)編好的數(shù)據(jù)采集程序和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序。
[0009]上述一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征是:加速度傳感器是系統(tǒng)的重點功能組件，用來測量結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，所采用的傳感器的參數(shù)由結(jié)構(gòu)計算后確定，投入使用前必須經(jīng)過標(biāo)定，并且將相關(guān)的參數(shù)輸入控制板內(nèi)的控制器。
[0010]上述一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征是:慣性發(fā)電機(jī)為系統(tǒng)的能源模塊，其主體為偏心系統(tǒng)，當(dāng)偏心系統(tǒng)隨結(jié)構(gòu)位移產(chǎn)生位置變化系統(tǒng)發(fā)電。
[0011]上述一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征是:蓄電池和慣性發(fā)電機(jī)是整個系統(tǒng)的能源供給單元，其中單個蓄電池能夠支持15-20年的工作壽命，當(dāng)工作期滿后可以采用備用蓄電池進(jìn)行替換;慣性電機(jī)設(shè)計為不低于100年的使用壽命。
[0012]上述一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征是:無線模塊是實時通信模塊，可以和外部控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。其中電氣部分集成在主控版上;無線發(fā)射天線集成在保護(hù)罩上，通過導(dǎo)線和控制板相連。
[0013]上述一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征是:時鐘控制器可以實時反饋時間信號給主控制器。
[0014]上述一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征是:慣性電機(jī)可以對蓄電池進(jìn)行充電。
[0015]上述一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征是:控制器的程序為預(yù)先編輯的代碼，通過燒錄的方式燒錄，相關(guān)程序包含檢測命令和執(zhí)行命令，利用控制程序可以完成蓄電池的充放電功能、功能傳感器參數(shù)的識別、功能傳感器參數(shù)的轉(zhuǎn)換、無線模塊的激活及數(shù)據(jù)傳輸功能。
[0016]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點:
[0017]1.結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，且體積小，重量輕，依靠無線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，節(jié)省了大量導(dǎo)線的經(jīng)費(fèi)；
[0018]2.數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，無信號干擾現(xiàn)象發(fā)生；
[0019]3.由于傳感器的內(nèi)置，在實際使用時候無需搭架子、接線等繁雜的工程順序，使用過程中人力成本較低；
[0020]4.由于依靠無線可以和電腦直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將大量的數(shù)據(jù)傳遞和整理的工作直接交給電腦來進(jìn)行操作，中間過程的信號損失減少，有助于更加準(zhǔn)確的判斷結(jié)構(gòu)工作情況；
[0021]綜上所述，本實用新型具有結(jié)構(gòu)合理，加工制作及安裝方便等好處，實際使用中，操作簡便，信號處理效果好，測量準(zhǔn)確、解決了現(xiàn)有問題中的不足。
[0022]下面通過附圖和事例，對本實用新型的技術(shù)方案做一個詳細(xì)的描述。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)不意圖。
[0024]附圖1標(biāo)記說明:
[0025]1-保護(hù)罩;2-加速度傳感器;3-蓄電池；
[0026]4一慣性發(fā)電機(jī);5—控制器;6—慣性開關(guān)；
[0027]7—天線;8—無線模塊;9—控制板；
[0028]10—支撐結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0029]如圖1所示，本實用新型包括內(nèi)置蓄電池3、慣性發(fā)電機(jī)4、慣性開關(guān)6、加速度傳感器2、無線模塊8、控制板9、保護(hù)罩1、支撐結(jié)構(gòu)10組成;其中內(nèi)置蓄電池3、慣性發(fā)電機(jī)4、慣性開關(guān)6、加速度傳感器2、無線模塊8、控制板9固定于內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)10之上，無線發(fā)射天線7固定于保護(hù)罩I上，依靠導(dǎo)線和控制板9相連;控制板9包含控制器5、時鐘模塊、無線模塊8，其他部分依靠導(dǎo)線和控制器相連。使用中，慣性發(fā)電機(jī)4首先做動，驅(qū)動慣性6開關(guān)進(jìn)行通電，內(nèi)置控制器5執(zhí)行嵌入程序，判斷各個功能模塊是否工作正常后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換和傳輸工作。
[0030]本實施例中，系統(tǒng)經(jīng)過測試功能無誤后，依靠保護(hù)罩I進(jìn)行保護(hù)，隨著混凝土的澆筑一起埋置于構(gòu)建內(nèi)部。埋置過程中，需要按照設(shè)計好的方向進(jìn)行定位。
[0031]本實施例中，當(dāng)構(gòu)件驗收合格交付使用后，伴隨外部荷載激勵，結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生一定的位移，此時慣性發(fā)電機(jī)4開始做動發(fā)電。
[0032]本實例中，當(dāng)慣性發(fā)電機(jī)4開始作動給電路通過點后，慣性開關(guān)切換至通路狀態(tài)，系統(tǒng)進(jìn)入自檢狀態(tài)，自檢完成后各個功能模塊開始工作。
[0033]本實例中，保護(hù)罩I為金屬腔形構(gòu)件，分為上下兩個部分，兩部分交界處設(shè)有密封槽防止水汽滲入。
[0034]本實例中，加速度傳感器2是本系統(tǒng)的主要功能結(jié)構(gòu)，當(dāng)系統(tǒng)開始工作后加速度傳感器2執(zhí)行具體功能，并將測量得到的數(shù)據(jù)以電流的形式反饋給控制器5。
[0035]本實例中，控制器5為系統(tǒng)的核心控制模塊，相關(guān)控制程序由系統(tǒng)設(shè)計者預(yù)先編制好燒錄進(jìn)控制器，工作中，由控制器主動讀取并執(zhí)行相關(guān)指令。
[0036]本實例中，控制器5獲取加速度傳感器的數(shù)據(jù)信號后，將具體信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，將數(shù)據(jù)實時通過無線模塊發(fā)送給外部接收器。
[0037]本實例中，無線發(fā)射天線7內(nèi)置于保護(hù)罩I內(nèi)側(cè)，通過導(dǎo)線和無線模塊相連。
[0038]本實例中，支撐結(jié)構(gòu)10是結(jié)構(gòu)的內(nèi)部支撐，是整個系統(tǒng)的骨架，所有的功能部件都固定于支撐結(jié)構(gòu)之上。
[0039]以上所述，近視本實用新型的較佳實施實例，并非對本實用新型做任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施實例進(jìn)行任何形式的修改，變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍然屬于本實用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征在于，包括:保護(hù)罩(I)、加速度傳感器(2)、蓄電池(3)、慣性發(fā)電機(jī)(4)、控制器(5)、慣性開關(guān)(6)、天線(7)、無線模塊(8)、控制板(9)、支撐結(jié)構(gòu)(10);其中支撐結(jié)構(gòu)(10)固定于保護(hù)罩(I)的下半部，支撐結(jié)構(gòu)(10)的間隙間安裝蓄電池(3)，加速度傳感器(2)、慣性發(fā)電機(jī)(4)、控制板(9)依靠螺栓固定于支撐結(jié)構(gòu)(10)上，控制器(5)、慣性開關(guān)(6)、無線模塊(8)依靠SMT制程布設(shè)于控制板(9)上，控制板(9)內(nèi)部設(shè)計有多層電路，將控制器(5)和各個功能模塊連接;天線(7)固定于保護(hù)罩(I)上部內(nèi)側(cè)，依靠導(dǎo)線和無線模塊(8)直接相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征在于，所述保護(hù)罩(I)為金屬腔形構(gòu)件，分為上下兩個部分，兩部分交界處設(shè)有密封槽防止水汽滲入。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征在于，所述慣性發(fā)電機(jī)(4)結(jié)構(gòu)為偏心系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征在于，所述控制器(5)為可編程控制器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征在于，加速度傳感器(2)用來測量結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征在于，無線模塊(8)為數(shù)據(jù)傳送模塊，經(jīng)由該無線模塊(8)，將加速度傳感器(2)測量數(shù)據(jù)傳輸給外部控制器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)檢測用內(nèi)置式無線加速度傳感器，其特征在于，慣性開關(guān)(6)為工作開關(guān)，依靠慣性開關(guān)(6)切換慣性發(fā)電機(jī)(4)對蓄電池(3)的充放電。
【文檔編號】G01P15/00GK205670158SQ201521138498
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2015年12月31日
【發(fā)明人】吳發(fā)紅, 朱廣富, 孫浩, 王圣萍, 沈朔望
【申請人】鹽城工學(xué)院