[发明专利]基于无线倾角的桥梁结构挠度测量系统与方法

权利要求书

1.一种基于无线倾角的桥梁结构挠度测量系统，其特征在于，该基于无线倾角的桥梁结构挠度测量系统包括两个无线倾角传感器单元、一个无线数据单元和计算机单元，计算机单元采用串口方式与无线数据单元相连接，并与无线倾角传感器单元进行无线通信；其中无线倾角传感器单元包括通用的倾角MEMS芯片、倾角采集单元、无线收发单元和能源模块；无线数据单元采用带有串口的通用无线模块；计算机单元包括挠度计算单元和数据显示单元。

2.根据权利要求1所述的基于无线倾角的桥梁结构挠度测量系统，其特征在于：能源模块采用锂电池、镍氢电池或太阳能电池。

3.使用权利要求1或2所述基于无线倾角的桥梁结构挠度测量系统的方法，其特征在于：

桥自重和外部载荷产生的挠度曲线为

y=-px12EI(3l24-x2)-qx24EI(l3-2lx2+x3),]]>其中0≤x≤l2---(7)]]>

y=-p12EI(x3+9l2x4-3lx2-l34)-qx24EI(l3-2lx2+x3),]]>其中l2≤x≤l---(8)]]>

令求导得倾角方程为

y′=(3x2-3l24)a+(6lx2-l3-4x3)b]]>其中0≤x≤l2---(10)]]>

y′=(-3x2-9l24+6lx)a+(-l3+6lx2-4x3)b]]>其中l2≤x≤l---(11)]]>

在桥跨中两侧分别布设无线倾角传感器节点，测得两点的倾角值，代入式(10)、(11)，得到未知量a、b的值再代入公式(7)、(8)，从而得到桥跨中两侧的挠度方程；从这个方法出发，利用最小二乘法，扩展为多点测量；

其中p为外部载荷，q为载荷集度，l为梁全长，EI为常数，表示梁的抗弯刚度，E为拉压弹性模量，I为惯性矩。