[发明专利]用于振弦应变数据采集的单缆采集方法、单缆结构及系统

说明书

技术领域

本发明涉及结构测量技术领域，特别涉及一种利用振弦传感器测量结构应变的方法，同时还涉及一种采集装置，以及一种采集系统。

背景技术

振弦式传感器是目前国内外普遍重视和广泛应用的一种非电量电测的传感器。振弦式传感器具有结构简单、坚固耐用、抗干扰能力强、测值可靠、精度与分辨率高和稳定性好等优点，因此广泛应用于桥梁、隧道、建筑、铁路、交通、水电、大坝等工程领域的施工监控和结构的长期安全监测。

通常在一个监测结构上会布设相当数量的振弦传感器，根据各个截面的受力情况，分析结构物整体状态。传统的测量方法是使用手持式采集器在现场依次读取每个传感器的数据，这样花费了大量的人力，同时一个测量周期需要花费相当长的时间，另外，由于现场环境的复杂，测量常需要攀爬脚手架等，因此也给测量人员带来了一定的危险；而市场现有的多通道采集器，虽然可以采集多个传感器，但往往只能测量4-12个传感器，如果需要测量更多，则需要另行购买扩展模块，而扩展模块往往也价格不菲。此外，每个传感器都需要单独连接一根线缆到采集器，随着传感器数量和距离的增加，必然需要很多线缆，因此需要花费大量资金。

有鉴于此，有必要研究出一种能够实现集成化分布测量的振弦传感数据采集方法及系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种用于振弦应变数据采集的单缆采集方法，能够自动采集多个传感器数据，又能够减少线缆的使用量，从而实现高效、方便、成本低的结构监测；本发明的目的之二是提供一种用于振弦应变数据采集的单缆结构，本发明的目的之三是提供一种用于振弦应变数据采集的单缆采集系统。

本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：

该种用于振弦应变数据采集的单缆采集方法，是将多个可由外部信号触发闭合及断开的可控开关装置按照缆体的长度方向依次封装在缆体内部，所述可控开关装置的一端引出线作为与外部振弦传感器接入线，另一端引出线作为可控开关的控制以及传感器信号采集线与配套的振弦传感器读数仪相连接，从而实现集成式分布测量。

进一步，所述可控开关装置通过程序设置，实现依次触发，上位处理主机得到安装在不同区域的振弦传感器的测量数据；

进一步，每一可控开关装置均通过与其一一对应的微控制器输出的控制信号进行触发，所述微控制器由上位处理主机进行控制；

进一步，所述可控开关装置为继电器，包括线圈和一常开开关；

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：

该种用于振弦应变数据采集的单缆结构，包括缆体，所述缆体内按照长度方向并列设置有传感器接入线、传感器信号采集总线、通信总线和电源总线，同时按照长度方向依次设置有多个传感采集单元，所述传感器接入线、传感器信号采集总线和通信总线均设置有伸出缆体外部的、用于与外部设备实现信号传递的信号连接端；所述电源总线设置有伸出缆体外部的、用于连接外部供电电源的电源连接端；

每一传感采集单元均包括微控制器、总线驱动器和可控开关装置，所述微控制器通过总线驱动器联接至通信总线，所述微控制器的控制信号输出端与可控开关装置的控制端相连接，所述可控开关装置包括一常开开关结构，所述常开开关结构的一端连接至传感器信号采集总线，另一端的接线作为传感器接入线伸出缆体外部，用于连接振弦传感器的信号线；

所述微控制器、总线控制器的电源端与电源总线相连接。

进一步，多个传感采集单元通过注塑工艺制成一体，组成缆体的最内层；

进一步，所述单缆结构还包括整流稳压芯片，所述整流稳压芯片用于连接在微控制器、总线控制器的电源端与电源总线之间；

进一步，所述可控开关装置为继电器，所述继电器的通断状态通过微处理器控制。

本发明的目的之三是通过以下技术方案实现的：

该用于振弦应变数据采集的单缆采集系统，包括如前所述的单缆结构，所述采集系统还包括上位处理主机、采集器和电源控制器，所述传感器信号采集总线和通信总线的信号连接端均连接至采集器，并通过采集器与上位处理主机之间实现数据传递；所述电源控制器与电源控制器的电源连接端相联接，用于给所有振弦采集单元提供外部供电电源。

本发明的有益效果是：

1.本发明的单缆装置集成化程度高，便于加工制作，在实际使用过程中，只需要一根预制线缆接入读数仪，从而大大降低了线缆成本和布线难度；