[发明专利]一种声振式轨道桥梁健康监测装置、系统及方法

摘要

本发明提供一种声振式轨道桥梁健康监测装置、系统及方法，监测装置包括声音采集设备和通讯处理设备，其中声音采集设备用于采集车轮激励源振动冲击轨道桥梁时所产生的声音频谱，通讯处理设备用于传输声音频谱；桥梁健康监测系统包括监测装置和云计算服务器，声音采集设备用来采集从车轮激励源振动冲击轨道桥梁时所产生的声音频谱，并将信号实时发送至云计算服务器。云计算服务器用来存储与分析声音频谱；桥梁健康监测方法是在声音监测故障诊断方法的基础上，利用声音在桥梁结构中传输的频谱特性，统计分析桥梁结构的形变并评判桥梁健康状况。本发明精简了桥梁监测现场设施，节省工程造价，通过集约化管理，降低了在线监测系统维护工作量。

主权项

1.一种声振式轨道桥梁健康监测装置，其特征在于，包括声音采集设备(2)和通讯处理设备(11)，所述声音采集设备(2)设有多个，多个所述声音采集设备(2)通过固定装置(4)分布在轨道桥梁(3)桥面的下缘，所述通讯处理设备(11)设置在所述轨道桥梁(3)的底面上并通过数据线分别与各个所述声音采集设备(2)连接，所述声音采集设备(2)用于采集车轮激励源(1)振动冲击轨道桥梁(3)时所产生的激励沿桥梁结构传输而来的声音频谱，所述通讯处理设备(11)将采集的声音频谱发送至远端云计算服务器(12)中进行分析处理；所述声音采集设备(2)包括声音传感器(7)、真空隔音箱(8)和隔音层(9)，所述真空隔音箱(8)由内外双层壳体围成顶部开口的中空盒体的形状，所述真空隔音箱(8)的内壳体内形成仓内声腔(6)，所述声音传感器(7)位于所述仓内声腔(6)内，且固定在所述真空隔音箱(8)内壳体的底部，所述真空隔音箱(8)外壳体的外周包裹有所述隔音层(9)；所述通讯处理设备(11)将采集的声音频谱发送至远端云计算服务器(12)中进行分析处理，具体为：远端云计算服务器(12)上设有声音特征统计数据库，所述声音特征统计数据库预存有桥梁健康的标准参考数据，从编码后的声音频谱获得频谱特性，并将该频谱特性与所述声音特征统计数据库中的标准参考数据进行比对分析，从而判断出轨道桥梁健康的信息，其中，所述频谱特性采用等效连续A声级评价方法，等效连续A声级评价方法具体为在声场中的某一定点位置上，对一段时间内出现的几个不同A声级，采用能量平均的方法，以一个在相同时间内能量与之相等的稳定连续的A声级表示该段时间内声音的大小，A声级为等效连续A声级，以符号L_eq表示单位为dB,其数学表达式为：上式中,T为总的测量时间；p_A(t)为A计权瞬时声压；p₀为基准声压，p₀＝20μp_A；L_A(t)为声音的瞬时A声级；对有限个A声级测定值，上式可简化为：上式中，L_A1、L_A2分别为t₁、t₂时间内发生的A声级；t₁、t₂分别为L_A1、L_A2对应的时间段；L_Ai为n个A声级中第i个测定值，i为大于0的整数。