[发明专利]综合测试系统

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，更具体地涉及一种适用于桥梁、塔架、高层建筑健康监测的多传感器综合测试系统。

背景技术

通常情况下一个传感器只能用来探测一种物理量，但在许多应用领域中，为了能够完美而准确地反映客观事物和环境，往往需要同时测量大量的物理量。由若干种敏感元件组成的多功能传感器则是一种体积小巧而多种功能兼备的新一代探测系统，它可以借助于敏感元件中不同的物理结构或化学物质及其各不相同的表征方式，用单独一套传感器系统来同时实现多种传感器的测量功能。

桥梁、塔架、高层建筑的健康监测，是指建筑物从施工或者施工中或施工后，所进行的结构、受力等监测。目前，国内在做类似的健康监测时，每一部分相对来说比较独立，没有形成完成的一套系统或者说一套解决方案。

在专利CN 101603868 A公开了一种高准确度振弦式压力传感器，主要是将现有工作膜的变形膜凸台直径变为变形膜直径的60%-90%；所述的工作膜本体向液压接头方向有一延长段，延长段上加工有至变形膜的盲孔，盲孔壁上加工有内螺纹或者在延长段的圆周面上加工有外螺纹，通过内螺纹或外螺纹实现液压接头与延长段的螺纹连接，此传感器能够实现高准确度的探测，但是无法实现加速度等参数的测量，不能够达到综合测量的目的。

为了达到综合测量，国内目前做法，通过多个分离部分的汇总处理，在时间上不能做到及时响应，实时性较差。如果全桥应变式传感器一直处于高速采集状态，除了会影响到该传感器的寿命以外，还会加重整套系统的能耗。对于长期监测系统来说，会带来人力以及财力的损耗，且随着监测时间，传感器灵敏性及准确性也会发生一系列变化。

发明内容

1、本发明所要解决技术问题：

本发明主要目的是提供一种适用于桥梁、塔架、高层建筑健康监测的综合测试系统，通过该套系统中各部分传感器以及采集模块的配合，实现实时数据的记载、分析；并且能够避免全桥应变式传感器一直处于高速采集的状态，以及产生海量不必要数据和本身老化的问题，可广泛应用于各种类型的建筑物，能够详细记录、及时反应一些地质灾害信息，为后期健康分析节省财力、物力。

2、本发明所采用的技术方案：

如图1所示，综合测试系统包括传感器、数据采集装置、现场测试终端、网络接口和远程客户终端。

传感器，用于检测位移、加速度等测量数据；数据采集装置通过无线或有线的方式连接传感器，采集传感器的测量数据，对传感器信号进行A/D转换和放大、整形，转换成微处理器能够读取、处理的信号，并且通过相应的电平转换实现与计算机通信。现场测试终端通过无线或有线的方式连接数据采集装置，用于存储数据采集装置采集和分析的数据，对测试作业进行实时监测，计算各种工程技术参数的存储和分析。网络接口，将经过现场测试终端进行处理的数据传送给远程客户终端。所述远程客户终端通过网络与现场数据监测终端连接，以共享方式或者文件传输协议方式进行数据传输，向身处异地项目负责人员以及相关技术人员反映测试作业数据，即时分析数据并反馈处理信息。

（1）传感器部分

传感器主要包括：加速度传感器、振弦式传感器、全桥电阻应变式传感器。

加速度传感器，用于测量建筑物等加速度，具有高可靠性、工作稳定、灵敏、抗干扰能力强等特点；振弦式传感器，用于校正电阻应变式传感器由于长期放置引起的的数据漂移并且记录建筑物长时间缓慢下沉和受力等；全桥电阻应变式传感器，用于测量地震等破坏性自然灾害过程中，建筑物等损害程度，具有精度高、安装方便、灵敏性好等特点。

本发明不限于上述传感器，根据实际需要，还可以增加其它类型的传感器，以检测温度、风度等其他参数。

（2）数据采集装置

数据处理采集装置主要包括电阻应变式采集模块、振弦式采集模块以及压电式采集模块。

振弦式采集模块主要处理线缆上连接的振弦式传感器，对其进行激励并将返回信号进行处理，首先通过放大、整形处理将其转换为方波，然后通过微处理器进行计数处理，得到相应的初始量；电阻应变式和压电式采集模块分别处理线缆上连接的全桥电阻应变式传感器和加速度传感器，对其进行信号放大、线性化、增益矫正、滤波等处理，调整为采集模块能够识别的数字信号。对这些所得到的信号，进行简单的数学处理，通过USB或高速无线通信发往客户端。

（3）传感器和数据采集的工作过程：

振弦式传感器校对全桥电阻应变式传感器由于久置引起的漂移、监测建筑物的缓慢的下沉和受力。由于反应速度相对较慢，长期监测数值稳定、无久置漂移，因此处于低速长期工作状态。