CN101358897A - 桥梁结构影响线无线遥测自动测试装置 - Google Patents

Abstract

桥梁结构影响线无线遥测自动测试装置涉及测试技术领域。其转子(9)下端面有强力磁铁A(13)、上端面等角度间隔粘贴有铁磁性薄片(10)、中心凸起的轴颈(11)与定子(15)的圆孔(16)之间有轴承(12)，定子(15)一边装有传感器(4)和无线信号采集发射盒(5)、另一边装有延长杆(18)，无线信号采集发射盒(5)的5芯航空插头(30)通过电缆线(20)接通传感器(4)、SMA插头(31)通过输出线接通发射天线(21)；接收天线(27)传输线接通无线信号采集接收盒(7)的SMA插座(32)，交流电源线(25)接通无线信号采集接收盒(7)的插座(26)。本发明结构简单，成本低，可靠性好，自动化程度高，无需为确定荷载(车辆)加载位置而沿桥面丈量、标记，只需要划一条起始线即可，影响线可通过软件计算直接得出。

Description

桥梁结构影响线无线遥测自动测试装置

技术领域

本发明涉及测试技术领域，具体涉及一种用于桥梁结构影响线的无线遥测自动测试装置。

背景技术

影响线描述的是单位集中荷载在不同位置(x)作用时对结构中某固定处某量(Z)的影响。影响线是研究移动荷载的基本工具，只要知道单位移动荷载作用下的影响线，根据叠加原理，即可解决各种荷载作用下的内力计算问题和最不利荷载位置的确定问题。结构某固定处某量Z，可以是结构内力、应力(应变)、剪力、支座反力、位移(挠度)、弯矩等，因而有内力影响线、应力(应变)影响线、剪力影响线、支座反力影响线、位移(挠度)影响线、弯矩影响线等等。当荷载沿桥梁结构(桥面)移动时，表示桥梁结构某量Z变化规律的曲线，称之为Z的影响线。Z是荷载位置x的函数：Z＝f(x)。影响线在理论计算及桥梁设计中具有重要意义，实际桥梁结构的影响线测试是对桥梁设计、施工的实验检验，反过来对理论计算修正具有指导意义。

目前影响线的测试方法比较原始：用皮尺在桥面上丈量等份刻度，做上标记，让移动荷载(车辆)依次停在各个刻度标记的位置，由仪器依次测读控制截面结构某量Z(应变、挠度等)。由于车辆移动慢，再者为找到准确的加载位置，车辆需前进倒退数次，测试效率低。根据测读的结构某量Z的多个数值，人工绘制结构某量Z的影响线，处理效率低。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种桥梁结构影响线的无线遥测自动测试装置，该装置结构简单，成本低，可靠性好，自动化程度高，无需沿桥面丈量、标记，只需划一条起始线即可，影响线可通过软件直接得出。

本发明的目的所采用的技术方案，包括前端装置和后端装置，前端装置包括有分度盘机构、传感器、无线信号采集发射盒，后端装置包括有无线信号采集接收盒，其特征是：

a.前置部份：分度盘机构的螺钉A穿过转子的孔与转子下端面的强力磁铁A孔内螺纹啮合，转子上端面等角度间隔粘贴有铁磁性薄片、中心凸起的轴颈与轴承内套过盈配合，轴承外套与定子的圆孔过盈配合，呈长方形的定子一边传感器安装孔内螺纹与传感器外螺纹啮合、另一边延长杆安装孔内螺纹与延长杆外螺纹啮合，螺钉B穿过定子的安装孔B与无线信号采集发射盒安装孔内螺纹啮合，延长杆上端放入固定杆一端开槽口内，固定销穿过延长杆上端的安装孔A和固定杆一端的孔，无线信号采集发射盒的5芯航空插头接通电缆线一端，电缆线另一端接通传感器，带有磁铁的发射天线的传输线接通无线信号采集发射盒的SMA插头；

b.后置部份：接收天线传输线接通无线信号采集接收盒的SMA插座，交流电源线接通无线信号采集接收盒的插座。

本发明，以转子圆心为角的顶点，将圆周角N等份，转子上端面等角度间隔分布有N个等长度和等宽度的铁磁性薄片，每个铁磁性薄片沿分度盘径向布置，呈扇形展开。

本发明，传感器敏感端面正对转子上铁磁性薄片的中央位置。

本发明的工作原理：分度盘机构由转子、定子、轴承、延长杆、强力磁铁及连接用的螺栓组成。

转子是用有机玻璃(非铁磁性)制成的圆盘，以转子圆心为角的顶点，将圆周角N等份(N≥1)，转子正面等角度间隔分布有N个等长度和等宽度的铁磁性薄片，每个铁磁性薄片沿分度盘径向布置，呈扇形展开。转子中心有轴颈，与轴承内套紧配合连接。转子反面装有强力磁铁，转子通过强力磁铁稳固地吸附在荷载车辆的后轮轮轴上。

定子系由有机玻璃制成的长方形板，中心位置有圆孔，两侧有一个传感器安装孔和一个延长杆安装孔。定子中心位置的圆孔与轴承外套紧配合连接，转子和定子之间可作相对转动。延长杆垂直安装在定子上，固定杆一端与延长杆连接，另一端经强力磁铁与车厢(或挡泥板)相连，保证定子不发生转动。传感器安装在定子的传感器安装孔上，敏感端面正对转子上铁磁性薄片的中央位置，传感器敏感端面与铁磁性薄片的距离在传感器的敏感范围之内。

传感器对铁磁性薄片敏感，对非铁磁性的有机玻璃不敏感，车辆移动时，车后轮轮轴带动转子作相同角速度的转动，引起传感器输出有电平高低交替变化的脉冲串，通过对脉冲个数计数，可以换算出车辆所处的位置。车后轮每转动一周，传感器输出N个脉冲信号。设后轮胎的半径为R，则每个脉冲代表车辆行进的位移值为：

2π*R/N

因轮胎受压后变形，实际测量后轮轮轴中心到地面的距离代替上式中的R，可减小车辆行进位移测试误差。上式还反映了车辆行进位移的测试分辨率，N值越大，分辨率越高。

传感器通过一条电缆连接至无线信号采集发射盒，该电缆有传感器的电源线和信号输出线。无线信号采集发射盒内置有单片机、无线发射模块、可充电电池。传感器电源由无线信号采集发射盒提供，传感器输出信号接至单片机的外部中断，单片机外部中断设置为边沿触发方式，传感器每输出一个脉冲，都会引起单片机外部中断一次。单片机串口与无线发射模块相连，单片机每接收一次外部中断，通过串口向无线模块发送一次数据。信号采集接收盒，内置有单片机、无线接收模块，接收盒用交流供电。单片机串口与无线发射模块相连，接收盒内单片机的串口设置成中断方式，每产生一次串口中断，随即向与数据采集系统相连的I/O口送出一个脉冲信号。一个脉冲信号代表车辆行进了2π*R/N的位移，若数据采集系统采集到M个脉冲，则车辆行进的位移值等于2π*R*M/N。用横坐标表示车辆的位置，显然车辆位置是一系列的离散点，N越大，点越密，分辨率越高。用纵坐标表示Z，影响线曲线可以通过采集到的Z值描绘出来。车辆先停在划有起始线的位置，脉冲串的第一个脉冲作为数据采集的触发脉冲，用以启动数据采集系统开始采集数据，保证车辆行走与数据采集的起始同步。

本发明有如下有益效果：①不用沿桥面划刻度、做标记，只需划一条起始标记线；②不用为准确的加载位置而来回调整车位；③加载车辆从起始位置沿桥面以直线行驶到结束位置，影响线由软件计算直接得出；④对车辆行驶速度无特殊要求，满足桥梁结构静态测试要求即可，且跟车辆行进速度均匀与否无关；⑤信号为无线传输，适合移动荷载；⑥几乎在加载车辆开始行走的同时，触发数据采集系统开始采集数据，起始位置误差小于2π*R/N。

附图说明

下面结合附图进一步说明本发明。

图1是本发明前端装置剖视结构示意图；

图2是本发明使用安装结构示意图。

图中：1-前端装置 2-后端装置 3-分度盘机构 4-传感器 5-无线信号采集发射盒 6-固定杆 7-无线信号采集接收盒 8-数据采集分流 9-转子 10-铁磁性薄片 11-轴颈 12-轴承 13-强力磁铁A 14-后轮轴15-定子 16-圆孔 17-传感器安装孔 18-延长杆 19-延长杆安装孔20-电缆线 21-发射无线 22-强力磁铁B 23-车厢 24-挡泥板 25-交流电源线 26-插座 27-接收天线 28-安装孔A 29-安装孔B 30-5芯航空插头 31-SMA插头 32-SMA插座 33-Q9插座A 34-信号线 35-Q9插座B36-螺钉A 37-螺钉B 38-固定销

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施方案。

如图1、图2所示，包括有前端装置1和后端装置2，前端装置1和后端装置2无电缆连接，信号采用无线传输。前端装置1包括有分度盘机构3、传感器4、无线信号采集发射盒5、固定杆6。后端装置2包括有无线信号采集接收盒7。前端装置1为车载部分，跟随加载车辆一起移动，完成车辆位置信号的采集、无线传送；后端装置2无线信号采集接收盒7与数据采集系统8相连，完成车辆位置信号的接收并输出到数据采集系统8。

分度盘机构3转子9是用有机玻璃(非铁磁性)制成的圆盘，以转子9圆心为角的顶点，将圆周角N等份(N≥1)，转子9正面等角度间隔分布有N个等长度和等宽度的铁磁性薄片10，每个铁磁性薄片10沿分度盘径向布置，呈扇形展开，铁磁性薄片10通过胶水粘贴在转子9上。转子9中心有轴颈11，与轴承12内套紧配合连接。转子9通过螺钉A36与强力磁铁A13安装成一体，转子9通过强力磁铁A13稳固地吸附在荷载车辆的后轮轴14上。

分度盘机构3定子15系由有机玻璃制成的长方形板，中心位置有圆孔16，两侧有一个传感器安装孔17和一个延长杆安装孔19。定子中心位置的圆孔16与轴承12外套紧配合连接，转子9和定子15之间可作相对转动。

延长杆18通过螺纹配合垂直安装在定子15上。固定销38穿过固定杆6的安装孔A28后，将固定杆6与延长杆18连接在一起，使固定杆6和延长杆18可以围绕固定销38相互转动。螺钉B37穿过定子15的安装孔29后与无线信号采集发射盒5的内螺纹配合，使无线信号采集发射盒5安装在定子15上。固定杆另一端经强力磁铁22与车厢23(或挡泥板24)相连，保证定子15不发生转动。传感器4通过螺纹配合安装在定子15的传感器安装孔17上，敏感端面正对转子9上铁磁性薄片10的中央位置，传感器4敏感端面与铁磁性薄片10的距离在传感器的敏感范围之内。

传感器4对铁磁性薄片10敏感，对非铁磁性的有机玻璃不敏感，车辆移动时，车后轮轴14带动转子9作相同角速度的转动，引起传感器4输出有电平高低交替变化的脉冲串，通过对脉冲个数计数，可以换算出车辆所处的位置。

无线信号采集发射盒5通过螺钉B37的螺纹配合安装在定子15上。传感器4的一条电缆线20连通过5芯航空插头30接至无线信号采集发射盒5，发射天线21通过SMA插头31接至无线信号采集发射盒5；无线信号采集接收盒7的Q9插座A33通过信号线34与数据采集系统8的Q9插座B35相连，接收天线27接至无线信号采集接收盒7的SMA插座32，交流电源线25接至无线信号采集接收盒7的插座26。

Claims (3)

1、一种桥梁结构影响线无线遥测自动测试装置，包括前端装置(1)和后端装置(2)，前端装置(1)包括有分度盘机构(3)、传感器(4)、无线信号采集发射盒(7)，后端装置(2)包括有无线信号采集接收盒(7)，其特征是：

a.前置部份(1)：分度盘机构(3)的螺钉A(36)穿过转子(9)的孔与转子(9)下端面的强力磁铁A(13)孔内螺纹啮合，转子(9)上端面等角度间隔粘贴有铁磁性薄片(10)、中心凸起的轴颈(11)与轴承(2)内套过盈配合，轴承(12)外套与定子(15)的圆孔(16)过盈配合，呈长方形的定子(15)一边传感器安装孔(17)内螺纹与传感器(4)外螺纹啮合、另一边延长杆安装孔(19)内螺纹与延长杆(18)外螺纹啮合，螺钉B(37)穿过定子(15)的安装孔B(29)与无线信号采集发射盒(5)安装孔内螺纹啮合，延长杆(18)上端放入固定杆(6)一端开槽口内，固定销(38)穿过延长杆(18)上端的安装孔A(28)和固定杆(6)一端的孔，无线信号采集发射盒(5)的5芯航空插头(30)接通电缆线(20)一端，电缆线(20)另一端接通传感器(4)，带有磁铁的发射天线(21)的传输线接通无线信号采集发射盒(5)的SMA插头(31)；

b.后置部份(2)：接收天线(27)传输线接通无线信号采集接收盒(7)的SMA插座(32)，交流电源线(25)接通无线信号采集接收盒(7)的插座(26)。

2、根据权利要求1所述的一种桥梁结构影响线无线遥测自动测试装置，其特征是以转子(9)圆心为角的顶点，将圆周角N等份，转子上端面等角度间隔分布有N个等长度和等宽度的铁磁性薄片(10)，每个铁磁性薄片(10)沿分度盘径向布置，呈扇形展开。

3、根据权利要求1所述的一种桥梁结构影响线无线遥测自动测试装置，其特征是传感器(4)敏感端面正对转子(9)上铁磁性薄片(10)的中央位置。

Images