CN206161147U - 一种桥梁振动监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种桥梁振动监测装置，属于桥梁检测领域。该装置包括：动圈式地震检波器、前置放大器、单片机、网口模块、网络交换机和计算机；动圈式地震检波器、前置放大器、单片机和网口模块依次电连接构成采集装置；多个采集装置、网络交换机和计算机依次电连接；单片机包括AD采集模块。该装置通过前置放大器和AD采集模块对动圈式地震检波器产生的微小模拟信号进行放大并转换为数字信号，并通过网口模块和网络交换机将数字信号传输给计算机实现远程网络数字化监控桥梁振动，解决了动圏式地震检波器检测的振动信号小，不宜远距离传输的问题。

Description

一种桥梁振动监测装置

技术领域

本实用新型涉及桥梁检测领域，特别涉及一种桥梁振动监测装置。

背景技术

桥梁结构的振动特性(如自振特性、阻尼)是桥梁结构振动体系的基本特性指标，它仅与结构自身所固有的性质相关，而与外部荷载无关。桥梁振动特性是进行桥梁结构动力分析和研究桥梁结构抗震、抗风的重要基础参数，通过对桥梁结构振动特性的测定，掌握桥结构固有特性参数的变化，分析结构的工作状况和损伤情况，总结桥梁结构性能衰变的规律，为进一步桥梁检测和健康评定提供重要支撑，具有十分重要的意义。

动圏式地震检波器是将地面振动信号转化为电振动的机电转换装置，其主要是由外壳、圆柱行磁钢、环行弹簧片和线圈等组成，磁钢被垂直的固定在外壳中央，线圈通过上下两个弹簧片与外壳做软连接，使它置于磁钢和外壳之间环行磁通间隙间，能够上下移动。当振动波传到动圏式地震检波器时，检波器外壳连同磁钢随之发生振动，线圈则由于惯性而滞后于磁钢，二者之间形成相对运动，线圈切割磁力线产生感应电动势，输出与振动周期相对应的电流信号，由于该电流信号比较微弱，且在传输线路上存在压降损失，因此不适宜远距离传输。

综上所述，现有技术中的桥梁振动监测装置，存在动圏式地震检波器检测的振动信号小，不适宜于远距离传输的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种桥梁振动监测装置，可以解决现有技术中，存在动圏式地震检波器检测的振动信号小，不适宜于远距离传输的问题。

本实用新型实施例提供一种桥梁振动监测装置，包括：动圈式地震检波器、前置放大器、单片机、网口模块、网络交换机和计算机；

所述动圈式地震检波器、所述前置放大器、所述单片机和所述网口模块依次电连接构成采集装置；多个所述采集装置、所述网络交换机和所述计算机依次电连接；

所述单片机包括AD采集模块。

较佳地，所述动圈式地震检波器采用灵敏度为2Hz的垂直检波器。

较佳地，所述前置放大器采用型号为A4558的运算放大器。

较佳地，所述单片机采用PLC系列单片机。

较佳地，所述网口模块采用网口模块USR_TCP232_T。

较佳地，所述网络交换机采用16接口的网络交换机。

本实用新型实施例中，提供一种桥梁振动监测装置，该装置通过前置放大器和AD采集模块对动圈式地震检波器产生的微小模拟信号进行放大并转换为数字信号，并通过网口模块和网络交换机将数字信号传输给计算机实现远程网络数字化监控桥梁振动，解决了动圈式地震检波器检测的振动信号小，不宜远距离传输的问题；进一步，通过多个动圈式地震检波器联测联控，测量稳定可靠，精确度高。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种桥梁振动监测装置连线示意图。

附图标记说明：

1-动圈式地震检波器，2-前置放大器，3-单片机，4-网口模块，5-网络交换机，6-计算机。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

图1为本实用新型实施例提供的一种桥梁振动监测装置连线示意图。如图1所示，该装置包括：动圈式地震检波器1、前置放大器2、单片机3、网口模块4、网络交换机5和计算机6。

需要说明的是，为了将动圏式地震检波器1固定在桥梁梁板下方，并且耦合紧密，首先要将动圏式地震检波器1的塑料外壳和金属尾椎去掉，然后将剩余部分垂直固封在盒子里，用密封胶填充紧密，盒子上部平整无起伏，使动圏式地震检波器1与桥梁梁板之间无空隙、耦合紧密。

具体地，动圈式地震检波器1前置放大器2、单片机3和网口模块4依次电连接构成采集装置；多个采集装置、网络交换机5和计算机6依次电连接；单片机3包括AD采集模块。

需要说明的是，动圈式地震检波器1用于采集桥梁振动信号；较佳地，动圈式地震检波器1采用高灵敏度的2Hz垂直检波器。

需要说明的是，前置放大器2用于对采集到的桥梁振动信号波形进行一系列整形放大和偏移，以及将动圏式地震检波器1输出的微弱电流信号放大；较佳地，前置放大器2采用型号为A4558的运算放大器。

需要说明的是，单片机3采用PLC系列单片机，AD采集模块为单片机3内置的AD采集功能，单片机3通过AD采集模块将桥梁振动模拟信号转换为数字信号。

进一步，单片机3通过AD采集模块对动圏式地震检波器1输出的电流信号进行调理、采样和数字化，能显著增强信号的抗干扰能力，单片机3将采集到的数据打包通过SPI口上传给网口模块4，网口模块4将接收到的数据通过网口上传给计算机6；网口模块4的IP地址预先设定，便于多个检波器联测联控，自动组网，然后通过网络将检波器采集到的振动信号传输至后台监控计算机进行显示和分析，实现远程网络数字化监控桥梁振动。

需要说明的是，网口模块4用于将采集到的数字信号上传网络交换机5，对网口模块4赋值为固定的IP地址，可以将数字信号通过网络自动传输至指定的IP地址及其端口；较佳地，网口模块4采用USR_TCP232_T网口模块。

需要说明的是，网络交换机5，如果是多个动圏式地震检波器1同时工作，每个检波器应该赋值为不同的IP地址，并通过网络交换机5与后台监控计算机进行数据交互；较佳地，网络交换机5采用16接口的千兆网络交换机。

需要说明的是，计算机6用于显示桥梁振动时域波形，并对其进行频谱分析，获得桥梁的振动特性。

本实用新型实施例提供的一种桥梁振动监测装置，其原理是，动圏式地震检波器1将桥梁振动信号转换为模拟电信号；前置放大器2将模拟电信号放大到A/D采集器3可接受的范围内；单片机3通过A/D采集模块对放大后的模拟电信号进行调理、采样，并输出为数字信号；网口模块4将数字信号通过网络传输给后台监控计算机6；后台监控计算机6实时显示与分析桥梁振动信号。该装置将传统动圏式地震检波器1的模拟电信号直接输出为数字信号，并通过网络将桥梁振动信号传输给远程的后台监控计算机6，实现远程网络数字化监测桥梁振动，适合远距离长时间实时监测桥梁的振动情况。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种桥梁振动监测装置，该装置通过前置放大器和AD采集模块对动圈式地震检波器产生的微小模拟信号进行放大、滤波并转换为数字信号，并通过网口模块和网络交换机将数字信号传输给计算机实现远程网络数字化监控桥梁振动，解决了动圏式地震检波器检测的振动信号小，不宜远距离传输的问题；进一步，通过多个动圈式地震检波器联测联控，测量稳定可靠，精确度高。

需要说明的是，该装置能长时间、实时、远程网络化监控桥梁的振动特性，获取桥梁测点的实时振动波形，分析桥梁结构的自振频率和阻尼比；通过对桥梁振动信号进行频谱分析，能方便获取桥梁的自振频率，且该方法稳定可靠，测试方法方便，精确度高；分析桥梁结构的工作状况和损伤情况、评价桥梁结构的刚度。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种桥梁振动监测装置，其特征在于，包括：动圈式地震检波器(1)、前置放大器(2)、单片机(3)、网口模块(4)、网络交换机(5)和计算机(6)；

所述动圈式地震检波器(1)、所述前置放大器(2)、所述单片机(3)和所述网口模块(4)依次电连接构成采集装置；多个所述采集装置、所述网络交换机(5)和所述计算机(6)依次电连接；

所述单片机(3)包括AD采集模块。

2.如权利要求1所述的桥梁振动监测装置，其特征在于，所述动圈式地震检波器(1)采用灵敏度为2Hz的垂直检波器。

3.如权利要求1所述的桥梁振动监测装置，其特征在于，所述前置放大器(2)采用型号为A4558的运算放大器。

4.如权利要求1所述的桥梁振动监测装置，其特征在于，所述单片机(3)采用PLC系列单片机。

5.如权利要求1所述的桥梁振动监测装置，其特征在于，所述网口模块(4)采用网口模块USR_TCP232_T。

6.如权利要求1所述的桥梁振动监测装置，其特征在于，所述网络交换机(5)采用16接口的网络交换机。