[发明专利]一种基于无线传输的智能垫片及应用

说明书

本发明公开一种基于无线传输的智能垫片及应用，智能垫片包括：基座、保护盖，基座内设有压电陶瓷传感器、信号控制与处理模块、无线传输模块、供电模块；压电陶瓷传感器、信号控制与处理模块、无线传输模块依次连接，供电模块分别与压电陶瓷传感器、信号控制与处理模块、无线传输模块连接；保护盖连接于基座上；智能垫片用于监测已安装智能垫片的螺栓的预紧力时序损失，基于预紧力时序损失对螺栓进行松动识别；还用于监测成对安装智能垫片的螺栓和/或构件的损伤时序演化，基于损伤时序演化对螺栓和/或构件进行损伤识别。本发明能够对螺栓连接松动及构件损伤进行全过程监测，并将信号无线传输给终端进行分析与预警。

技术领域

本发明涉及结构健康监测技术领域，特别是涉及一种基于无线传输的智能垫片及应用。

背景技术

螺栓连接作为一种通用的连接方式，在建筑、轨道交通、风电、汽车等各工程领域中广泛应用。其可拆装性在施工中带来许多便利，但同时也增加了螺栓的松动脱落概率。螺栓在循环载荷的冲击和强迫振动的作用下会出现不同程度的松动或失效现象，螺栓的松动或失效会导致严重的后果和重大的财产损失。为了避免已松动或失效的螺栓带来的安全事故，对螺栓健康状态进行监测和维护显得非常必要。

压电材料具有压电效应。压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差，称之为正压电效应。反之施加电压，则产生机械应力，称之为逆压电效应。压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应属性使得压电材料在结构健康监测领域得到了广泛的应用。

现有智能垫片均无法独立工作，需要用导线连接体积庞大的测试设备进行监测，这导致无法对结构上已安装的螺栓进行长期的实时监测。对于不便人工监测的结构或部位，同时也为减少人工定期监测带来的巨大费用与不确定性，提供一种能够实时自动监测螺栓松动的可无线传输的装置显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于无线传输的智能垫片及应用，以解决现有技术中存在的技术问题，能够对螺栓连接松动及构件损伤进行全过程监测，并将信号无线传输给终端进行分析与预警。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于无线传输的智能垫片，包括：基座、保护盖，所述基座为中空结构，所述基座内设有压电陶瓷传感器、信号控制与处理模块、无线传输模块、供电模块；所述压电陶瓷传感器、信号控制与处理模块、无线传输模块依次连接，所述供电模块分别与所述压电陶瓷传感器、信号控制与处理模块、无线传输模块连接；所述保护盖连接于所述基座上；

所述压电陶瓷传感器用于产生阻抗信号；

所述信号控制与处理模块用于向所述压电陶瓷传感器发射激励信号，还用于将所述压电陶瓷传感器产生的阻抗信号进行处理；

所述无线传输模块用于将处理后的所述阻抗信号传输至终端；

所述供电模块用于为所述信号控制与处理模块、无线传输模块提供电源，还用于基于所述信号控制与处理模块发射的激励信号对所提供的电源进行交流变换处理，并发送至所述压电陶瓷传感器。

优选地，所述基座包括第一座体、第二座体，所述压电陶瓷传感器设于所述第一座体内，所述信号控制与处理模块、无线传输模块、供电模块设于所述第二座体内，所述第一座体、第二座体内部相贯通。

优选地，所述保护盖嵌入所述基座内，所述保护盖上设有开窗，所述开窗的位置与所述第二座体相对应，所述开窗上设有可自由开合的盖层。

优选地，所述压电陶瓷传感器为圆环形，所述压电陶瓷传感器封装在环氧树脂保护层内。

优选地，所述无线传输模块采用Zig-Bee无线传输模块。

优选地，所述供电模块包括电池、逆变器；所述逆变器分别与所述信号控制与处理模块、所述压电陶瓷传感器连接；所述电池分别与所述信号控制与处理模块、无线传输模块连接。