CN202362097U

CN202362097U - 无线应力传感器

Info

Publication number: CN202362097U
Application number: CN2011204638009U
Authority: CN
Inventors: 张宗楠; 王国欣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2021-11-21

Abstract

无线应力传感器属于测量应力的装置技术领域，尤其涉及一种无线应力传感器。本实用新型提供一种故障率低、结构简单的无线应力传感器。本实用新型包括应力计、处理单元、电源单元、信号激励及信号处理单元、无线收发单元，其结构要点处理单元分别与电源单元、信号激励及信号处理单元、无线收发单元相连，信号激励及信号处理单元与应力计相连。

Description

无线应力传感器

技术领域

本实用新型属于测量应力的装置技术领域，尤其涉及一种无线应力传感器。

背景技术

随着现代化工业水平的不断提高，大量的土木工程设施得到筹建和使用，工程结构正朝着大型化、复杂化、智能化和多元化的方向发展。然而近年来国内外的工程事故屡见不鲜，如桥梁的突然折断、隧道骤然倒塌等，造成了重大的人员伤亡和财产损失，引起了人们对于工程安全性的巨大关注。

加强建筑工程监测，是保障施工安全的重要措施。现有的工程施工监测系统使用的大多是有线传输的应力测试系统。而在实际施工安装中，有线传输系统需要布置大量线缆，这一方面增加了线缆材料与人工方面的费用，另一方面线缆越多，产生故障的可能性也越大，检测和排除线缆故障也比较困难，同时在工程施工中受到工程爆破而损坏的几率大大增加；线缆的日常维护工作也比较繁重，甚至在一些复杂的大型结构上，布设线缆和测点是不被允许的。

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种故障率低、结构简单的无线应力传感器。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括应力计、处理单元、电源单元、信号激励及信号处理单元、无线收发单元，其结构要点处理单元分别与电源单元、信号激励及信号处理单元、无线收发单元相连，信号激励及信号处理单元与应力计相连。

作为一种优选方案，本实用新型还包括存储单元，存储单元与所述处理单元相连。

作为另一种优选方案，本实用新型还包括温度传感器，温度传感器与所述处理单元相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述处理单元采用微处理器。

作为另一种优选方案，本实用新型所述信号激励及信号处理单元包括激振电路和信号处理电路，激振电路包括升压芯片及充放电电容；信号处理电路包括运算放大器芯片；激励电路与信号处理电路之间通过光耦进行隔离。

其次，本实用新型所述无线收发单元由无线收发芯片及其外围匹配电路构成。

另外，本实用新型所述处理单元、电源单元、信号激励及信号处理单元、无线收发单元、存储单元封装在密闭的腔体中，并通过钢夹固定在应力计上。

本实用新型有益效果：本实用新型通过无线收发单元实现了应力监测的无线传输，无需布置大量电缆，故障率低、成本低、维护方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型采用如下技术方案不仅局限于以下内容的表述。

图1是本实用新型功能结构示意图。

图2是本实用新型信号激励及信号处理单元电路原理框图。

图3是本实用新型外观结构示意图。

图中，201为密封的腔体、202为应力计、203为钢夹。

具体实施方式

如图所示，本实用新型包括应力计202、处理单元、电源单元、信号激励及信号处理单元、无线收发单元，处理单元分别与电源单元，信号激励及信号处理单元，无线收发单元，信号激励及信号处理单元与应力计202相连。

本实用新型还包括存储单元，存储单元与所述处理单元相连。存储单元负责存储节点的地址、应力及温度等信息。

本实用新型还包括温度传感器，温度传感器与所述处理单元相连。

所述处理单元采用微处理器。本实用新型在处理单元的控制下，在固定的时间间隔内通过信号激励及信号处理单元实时地读取应力计202的应力及温度等参数，监测土木结构的受力情况，把信息存储到存储单元中，并通过无线收发单元将读取到的应力及温度参数发送出去。同时还可以作为中继节点，中继其它节点发送的数据。

所述信号激励及信号处理单元包括激振电路和信号处理电路，激振电路包括升压芯片及充放电电容；信号处理电路包括运算放大器芯片；激励电路与信号处理电路之间通过光耦进行隔离。激振电路负责对应力计202进行激励，信号处理电路负责将采集到微弱的频率信号进行放大并滤波，送给处理单元。采用升压芯片来代替变压器模块，进一步降低了模块的尺寸，实现小型化。

所述无线收发单元由无线收发芯片及其外围匹配电路构成。无线收发单元负责将采集到的应力计202数据以无线的方式发送出去，可使用ISM频段，传输距离可达100m以上。

所述处理单元、电源单元、信号激励及信号处理单元、无线收发单元、存储单元封装在密闭的腔体中，并通过钢夹203固定在应力计202上。密闭的腔体与外部可设置有两处接口，一处是与应力计202的接口，通过导线连接；另一处是与天线的接口，通过同轴传输线连接。腔体上的这两处接口处均做密封性处理。上述设置将处理电路和应力计202集成到一起，节省了相当长的线缆，可以避免线缆在工程施工爆破中被损坏造成的损失。由于没有线缆布线的要求，传感器节点非常易于安装和拆卸，可以根据监测要求自由布置，并且在比较危险的场合下仍便于保持对土木结构的监测。另外，密闭的腔体具有防水功能。

本实用新型可采用低压低功耗的设计方法，基本上处于休眠状态；微处理器大部分电路及所有外部电路处于关断状态，只有在定时唤醒和无线唤醒中才正常工作，保持对节点的监测和外界的连接，这使得在实际应用中采用常见的5号AA电池即可完成对模块的供电，同时续航能力达两年以上。

本实用新型的工作形式如下：平时处于休眠状态，其整体消耗电流为几个微安级别，在两种情况下会被唤醒。一种是定时唤醒，监测节点的应力信息和温度信息，之后对信息进行储存记录；另外一种是无线唤醒，当外部有信号主动呼叫时，在双方建立握手连接后，会将所存储的数据传输出去，传送数据的格式包括节点的地址信息，应力信息以及温度信息。在定时唤醒中，若监测到节点的应力信息超过所设置的警戒值时，会对整个节点网络进行呼叫，发出该节点的报警信息。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.无线应力传感器，包括应力计（202）、处理单元、电源单元、信号激励及信号处理单元、无线收发单元，其特征在于处理单元分别与电源单元，信号激励及信号处理单元，无线收发单元，信号激励及信号处理单元与应力计（202）相连。

2.根据权利要求1所述无线应力传感器，其特征在于还包括存储单元，存储单元与所述处理单元相连。

3.根据权利要求1所述无线应力传感器，其特征在于还包括温度传感器，温度传感器与所述处理单元相连。

4.根据权利要求1所述无线应力传感器，其特征在于所述处理单元采用微处理器。

5.根据权利要求1所述无线应力传感器，其特征在于所述信号激励及信号处理单元包括激振电路和信号处理电路，激振电路包括升压芯片及充放电电容；信号处理电路包括运算放大器芯片；激励电路与信号处理电路之间通过光耦进行隔离。

6.根据权利要求1所述无线应力传感器，其特征在于所述无线收发单元由无线收发芯片及其外围匹配电路构成。

7.根据权利要求2所述无线应力传感器，其特征在于所述处理单元、电源单元、信号激励及信号处理单元、无线收发单元、存储单元封装在密闭的腔体中，并通过钢夹（203）固定在应力计（202）上。