[实用新型]一种用于土木结构健康监测的多通道无线应变采集节点

说明书

技术领域

本实用新型属于结构健康监测技术领域，具体涉及一种用于土木结构健康监测的多通道无线应变采集节点。

背景技术

目前，在线监测中轨道、桥梁结构上布置应变传感器数量众多，布点的受力大小各不相同且变化剧烈，在增加数量的同时也需要灵活地调整放大衰减参数以适应多种信号采集。电阻应变片输出信号微弱，测量过程中易受干扰导致测量结果不准确等问题。应变片应力测量是通过人工长期采集系统实现数据处理、数据通信，存储显示以及相关联的控制等功能并存入数据库中。该种方式在工作环境恶劣，技术过高的场合可能对工程中的应用带来诸多不便，限制了现有应变测量模块的应用。

另外，长电缆在传输理论中线路阻抗的变化受频率信号幅值影响而变化，对于复杂环境的工程布设存在一定难题，接线繁琐、复杂，后期维护耗费大量时间、成本。

现提出利用更精确的自动调零应变信号无线采集节点，该设备具有长期的稳定可靠性、抗干扰能力强，采集接口简单等特点，所以广泛应用测量于桥梁、岩土工程中。

因此，一种具有稳定可靠、抗干扰能力强、采集接口简单的无线应变信号采集节点亟待提出，能广泛应用于桥梁、隧道、边坡等技术要求高的恶劣环境监测点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于土木结构健康监测的多通道无线应变采集节点，以解决上述背景技术中提出的问题。该应变采集节点可接入不同阻值的应变片，监测更全面准确，兼容性好，体积小，易布置，易拆装，功耗低，可靠性高。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于土木结构健康监测的多通道无线应变采集节点，包括电源管理电路、应变桥式电路、MCU微处理器、时钟电路、WiFi无线模块、电阻应变片和MCU微处理器，所述电源管理电路的三个输出端输出的电信号分别与3V3稳压电源、MCU微处理器和WiFi无线模块的输入端输入的电信号连接，所述3V3稳压电源输出端通过导线与应变桥式电路的输入端电性连接，所述应变桥式电路的输出端通过放大电路与二阶滤波电路的输入端电性连接，所述二阶滤波电路通过AD转换电路与MCU微处理器的输入端电性连接，所述WiFi无线模块的输入端与MCU微处理器的输出端电性连接，所述MCU微处理器的信号输出端通过WiFi无线模块与监测平台的上位机系统信号连接，其WiFi无线模块采用基于C/S模式组建的无线WIFI网络,其载波频段带宽大，射频信号及数据传输速率高，能实现透传传输，所述时钟电路的输出端与MCU微处理器的输入端电性连接，所述电阻应变片的输出端与应变桥式电路的输入端电性连接，其应变电桥电路用于提供可靠稳定的输入电压，桥式转换电路用于提供全桥、半桥或温补的电阻转成电压的电路，可监测120欧姆、350欧姆和1000欧姆的应变片。

优选的，所述MCU微处理器采用MSP430F5438处理芯片。

优选的，所述二阶滤波电路为二阶低通滤波电路。

优选的，所述电源管理电路为OP2177双电源，电源管理电路采用正负线性三端稳压器实现±12V到±5V的转变和5V到3.3V的转变，以便对不同供电电压的电路进行供电，提高电路电压的稳定性，以便对不同供电电压的电路进行供电，提高电路电压的稳定性；OP2177双电源能够获得高增益、高共模抑制比、低噪声和级联传输函数稳定性，OP2177双电源供电的高精度运放，与电阻电容构成有源二阶低通滤波电路兼有放大功能。

本实用新型用于测量应变片处在桥式电路中起到全桥或半桥作用，再与二阶滤波电路、AD转换电路相连，MCU微处理器接收放大滤波输出后的电压信号，最终以WiFi无线模块传输至监测平台上，MCU微处理器采用MSP430F5438处理芯片；其时钟电路、WiFi无线模块和AD转换电路来实现数据的采集、转换、发送与接收，可靠性高。应变桥式电路输出的差模应变信号很小，大概在mV级，放大电路由高精度运算放大器AD620为核心，其输入端与应变桥式电路连接，用于前置放大并对噪声进行有效抑制，输出端与二阶低通滤波连接，通过电阻应变片选，用于产生百倍或千倍的应变电压信号。

本实用新型的技术效果和优点：本实用新型利用WIFI无线的通讯方法解决了传统有线方式接线复杂、布线繁琐、信号远距离传输误差大、后期维护不变等缺点，同时本实用新型可检测不同阻值的应变片，故适合在长期监测或检测中使用该应变采集节点可接入不同阻值的应变片，监测更全面准确，兼容性好，体积小，易布置，易拆装，功耗低，可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型整体电路图；