[发明专利]一种正交异性钢桥面板疲劳裂纹无损检测系统与方法

权利要求书

1.一种正交异性钢桥面板疲劳裂纹无损检测系统，其特征在于，包括：

埋入式RFID电子标签(1)：检测并记录钢桥面板是否发生贯穿型开裂的信息，并通过RFID近场通讯的方式传送给读写器(2)；

读写器(2)：为埋入式RFID电子标签(1)提供能量并进行无线通讯，可以实现对标签识别码及相应检测信息的读取或写入操作；

上位机(3)：即装有数据管理系统的计算机，根据需要向读写器(2)提供指令或处理读写器返回的埋入式RFID电子标签(1)数据，对标签信息进行显示、存储和处理；

移动载具(4)：搭载读写器(2)与上位机(3)的移动平台，在车道上移动过程中遂行检测任务；

装有读写器(2)与上位机(3)的移动载具(4)在桥面车道上移动过程中，当进入读写器(2)天线与铺装层中的埋入式RFID电子标签(1)天线有效感应范围内时，在上位机(3)的指令下，埋入式RFID电子标签(1)受到经由读写器(2)发射的射频信号激发，即启动开裂检测，然后并将标签信息以及相应检测结果通过天线传回读写器(2)，并经由读写器(2)被装有相关应用系统的上位机(3)获取并处理；

所述埋入式RFID电子标签(1)包括：

微带天线(11)：埋置于铺装层中，能够进行射频信号与电流信号的转换，既可以接收读写器(2)天线发射的射频信号，获取能量与数据，也可以向读写器(2)天线发射射频信号；

芯片(12)：埋置于铺装层中，主要包括供电模块、基带处理控制模块、调制与解调模块、时钟、数模转换模块与存储模块；供电模块负责将天线耦合得到的射频能量转化成标签各电路所需的稳定直流电；基带处理控制模块则主要负责数据编解码、差错校验、数据加密、命令解析和防冲撞处理功能；调制与解调模块主要负责天线收/发的电磁射频信号与数字信号的转化；时钟主要负责将所有电路功能时序化，使存储器中的数据在精确的时间内传送到读写器中；数模转换模块则可以将裂纹检测模块(13)的模拟信号转化成数字信号储存在存储模块中；存储模块主要负责程序代码、标签信息和开裂检测信息数据的存储；

裂纹检测模块(13)：主要由基底(131)、裂纹检测电路(132)与覆盖层(134)通过粘合剂结合制成的片状裂纹检测传感器，裂纹检测电路(132)是一条或者多条按照设计间距呈栅形排列的U型导电线路；裂纹检测模块(13)与芯片(12)采用分体式设计并通过带绝缘层的引线相连，在导电回路端部设置接线端子(133)以方便与引线相接；基底(131)与覆盖层(134)的主要作用是对裂纹检测电路(132)起到绝缘隔离与防腐蚀的作用，粘结剂选择粘结强度高、稳定性与绝缘性好的材料；

基座保护装置(14)：一方面是用于防止微带天线(11)和芯片(12)在桥面铺装层施工过程中，或在长期服役过程中的车轮荷载外部因素作用下受到损坏，起到保护作用；另一方面则是通过预置的方式保证微带天线(11)在铺装的中的埋置深度满足其与读写器之间的有效通讯要求，起到定位作用，基座保护装置可以但不限于采用混凝土或陶瓷材料进行预制；

所述读写器(2)包括：天线(21)：主要负责电磁波信号与电流信号的转换；天线(21)与其它部分采用分体式设计，其与路面间距满足读写器(2)与电子标签微带天线(11)之间的有效通信距离要求；天线(21)可为多天线设计，以扩展信号覆盖范围并提高检测效率，从而实现一次通过车道宽度范围内的埋入式RFID电子标签(1)都能被激发并通讯；

射频模块(22)：对已编码的基带信号进行调制，对接收的高频信号进行解调；具体包括对发射信号进行功率放大，通过天线(21)为电子标签提供能量，对读写器(2)发往电子标签的基带信号进行调制并通过天线(21)发送给电子标签，接收并解调来自电子标签的应答信号；

基带模块(23)：实现上位机(3)与射频模块(22)间的数据交换，包括编解码和校验功能；根据上位机指令控制射频模块(22)的收发功能，实现防碰撞处理以及多标签识别过程；

接口模块(24)：提供与上位机(3)之间进行数据交换的标准端口；

电源模块(25)：提供电源。

2.一种正交异性钢桥面板疲劳裂纹无损检测的方法应用于如权利要求书1中的所述正交异性钢桥面板疲劳裂纹无损检测系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据疲劳分析与工程经验制定疲劳监测方案，确定桥面板上需要进行疲劳裂纹监测的具体部位，可选择慢车道上横梁/隔板外纵肋-桥面板连接焊缝部位，并进行位置标记；

S2：在开始桥面铺装前根据标记位置完成埋入式RFID电子标签(1)

安装，在上位机(3)相应数据管理系统中预先建立电子标签编码与对应位置信息的数据库；

S3：在移动载具(4)上安装好读写器(2)及上位机(3)，组成一套移动检测平台，根据预定顺序在移动过程中完成对桥面埋入式电子标签的裂纹检测结果的读取；

S4：以所收集的桥面板疲劳裂纹检测结果为依据，考虑采取必要的应对措施，确定下次检测日期。