[发明专利]一种多点同步测量桥梁振动的测量系统、方法及设备

权利要求书

1.一种多点同步测量桥梁振动的测量系统，其特征在于，包括：EtherCAT主站以及多个EtherCAT从站；

多个所述EtherCAT从站相连接，且首个所述EtherCAT从站与所述EtherCAT主站相连接；每个所述EtherCAT从站连接一个振动传感器，所述振动传感器用于测量每个EtherCAT从站测量点处桥梁的振动数据；

所述EtherCAT主站通过EtherCAT协议的同步机制同步所述EtherCAT从站的时钟，控制所述EtherCAT从站同步测量所述振动数据，并将所述振动数据通过以太网以EtherCAT协议的数据格式回传至所述EtherCAT主站；所述EtherCAT主站用于每个所述EtherCAT从站测量点处桥梁的振动情况，分析桥梁振动波在相邻测量点之间的传播情况，以监测器桥梁的当前状态；所述当前状态包括正常状态以及损伤状态。

2.根据权利要求1所述的多点同步测量桥梁振动的测量系统，其特征在于，所述EtherCAT从站，具体包括：主控芯片、EEPROM存储芯片、LCD/LED模块以及按键电路、以及依次连接的第一以太网接口、第一网络变压器、EtherCAT控制芯片、第二网络变压器以及第二以太网接口；

所述主控芯片分别与所述EtherCAT控制芯片、所述振动传感器、所述EEPROM存储芯片、所述LCD/LED模块以及所述按键电路相连接；

所述EtherCAT控制芯片与所述主控芯片之间采用并行IO接口或SPI接口相连通信；所述EtherCAT控制芯片用于进行EtherCAT总线控制；所述EEPROM存储芯片与所述EtherCAT控制芯片之间通过IIC接口相连通信；

所述第一以太网接口以及第二以太网接口采用RJ45接口，用于连接所述EtherCAT主站或相邻的EtherCAT从站；所述第一以太网接口通过所述第一网络变压器与所述EtherCAT控制芯片隔离，所述第二以太网接口通过所述第二网络变压器与所述EtherCAT控制芯片隔离；

所述EEPROM存储芯片用于存储所述EtherCAT从站自身的配置文件；

所述LCD/LED模块中LCD用于显示所述EtherCAT从站自身的文本和图形，所述LCD/LED模块中LED用于显示所述EtherCAT从站自身的工作状态和故障指示；

所述按键电路用于设置所述EtherCAT从站自身的工作模式。

3.一种多点同步测量桥梁振动的测量方法，其特征在于，所述测量方法应用于权利要求1-2任一项所述的多点同步测量桥梁振动的测量系统，所述测量方法包括：

配置EtherCAT从站的基本参数，基于EtherCAT协议配置EtherCAT从站的时钟，同步所有所述EtherCAT从站以及EtherCAT主站的时钟，并向所述EtherCAT从站写入配置信息；所述基本参数包括制造商信息以及从站描述信息；所述配信息包括基本参数以及同步时钟；

基于所述配置信息，获取每个所述EtherCAT从站相邻测量点处的桥梁的振动数据的时域特征；所述时域特征包括时域振动波形、频谱、功率谱、振幅以及桥面倾角；

根据所述时域特征确定桥梁振动波的传播特性；所述传播特性包括传播时间、振动波形以及频谱波形；

根据所述传播特性确定所述桥梁的当前状态；所述当前状态包括正常状态以及损伤状态。

4.根据权利要求3所述的多点同步测量桥梁振动的测量方法，其特征在于，基于EtherCAT协议配置EtherCAT从站的时钟，同步所有所述EtherCAT从站以及EtherCAT主站的时钟，具体包括：

基于所述EtherCAT协议，将与所述EtherCAT相连接的第一个具有分布时钟功能的EtherCAT从站的时钟作为参考时钟，将剩余EtherCAT从站的时钟作为从时钟；

获取剩余EtherCAT从站的本地时钟；

根据所述参考时钟以及所述本地时钟确定时钟初始偏移量；

根据所述本地时钟确定时钟漂移量；

根据所述时钟初始偏移量以及所述时钟漂移量补偿和修正所述从时钟；

根据所述参考时钟修正所述EtherCAT主站的主站时钟。