[发明专利]一种无线无源预应力检测系统

说明书

技术领域

本发明属于预应力检测技术领域，具体涉及一种混凝土中钢索预应力的检测系统。

背景技术

在建筑结构健康性检测中，预应力传感器有着广泛的应用。它们间断性或者连续的对结构内部的预应力变化进行监测，向维护人员提供第一手的预应力信息，用以防患安全事故的产生。目前的建筑预应力检测系统，一般采用有线的方式，即将传感器与数据线路、电源线路一起埋入混凝土中。这种方式对于可能对建筑结构本身造成一定的影响，传感器的部署也不够方便。现有的检测系统多为独立单元，缺少传感信息的统一管理以及标准化。

发明内容

为了克服现有预应力传感系统使用有线、有源的不足，建立一套统一化，标准化的信息管理模式，本发明提供一套无线无源预应力检测系统。

本发明提供的无线无源预应力检测系统，在混凝土内采用无线无源预应力传感器，在外部使用中距离射频读取器将混凝土内的钢筋预应力信息读取出来，使用平板电脑对数据进行处理，并利用平板电脑的无线数据传输功能发送到系统服务器。具体说来，整个系统由无线无源预应力传感器、中距离射频读取器、平板电脑、系统服务器四个部分组成。其中：

所述无线无源预应力传感器，由传感器芯片与发射线圈组成，传感器芯片采用双层环氧树脂保护，发射线圈放置在双层环氧树脂保护层外。无线无源预应力传感器自身带有能量接收模块、数据采集模块以及数据传输模块，在环氧树脂的保护下，随钢索一起浇筑进混凝土，具有安装方便，不影响建筑整体结构，使用时间长的特点；其中，所述能量接收模块用于接收中距离射频读取器发出的低频射频信号，所述数据采集模块用于将来自应变电路的模拟电压值转化为数字电压值，数据传输模块用于 将采集到的数字电压值调制到低频射频信号上，返回给外部数据采集设备。

所述中距离射频读取器实现无线提供能量和接收数据的双重功能，并将数据交由平板电脑处理。中距离射频读取器主要由D类功率放大器、射频模块、检波器、单片机、RS232接口组成。D类功率放大器负责产生低频射频信号，射频模块负责低频射频信号的发送和接受，检波器负责对加载数据信息的低频信号进行解调，单片机对解调获取的信息进行处理，而RS232接口负责该中距离射频读取器和平板电脑的连接。中距离射频读取器由移动电源供能，并且外带低感抗大直径利兹线圈来增加传输距离。

平板电脑装有预应力数据处理和显示软件，并且利用无线数据传输服务和数据库服务器进行远程通信，返回给服务器预应力信息。

系统服务器安装有数据库软件，主要负责预应力信息的存储，并与平板电脑进行数据信息的交互。

本发明系统中，中距离射频读取器利用D类功率放大器，产生低频射频信号，利用射频模块发射给无线无源预应力传感器，作为能量来源；同时，无线无源预应力传感器将收集到的数据调制到该低频射频信号上，中距离射频读取器通过检波器对信号进行解调,并通过单片机解码，获取该传感器的特定编号以及它获取的预应力所对应的原始电压信息；单片机把提取的相关信息通过数据转换线传给平板电脑；平板电脑调用相关的驱动程序，接收来自单片机的数据信息，并将该传感器的编号利用无线数据传输功能传给接入internet的系统服务器，并请求与编号相应的电压——预应力转化公式与系数（生产误差造成每个传感器的转化标准都会有误差，需要特定的转化系数），获得转化系数后，计算实际预应力，在显示界面显示具体数值，并将原始数据以及实际预应力值返回给服务器存储；系统服务器接入internet，存储每个传感器的信息，传感器的读数信息以及预应力转化系数，负责相应来自客户端的请求，包括获取计算系数请求以及预应力信息查询请求。

本发明的有益效果是：采用无线无源预应力传感器，无线的方式使得系统的安装复杂度降低，无需导线长期暴露在外部，延长了系统的使用寿命；采用低频信号作为传输的信号，针对混凝土拥有良好的穿透性，在牺牲一定的数据速率的情况下，增加了传输距离，较蓝牙、ZIGBEE等通信方式在混凝土介质下具有较大优势；采用CS的数据管理结构，使得系统的统一性和管理性增强；对每个传感器标号以及进行出场定标，将定标系数存储在服务器中，使用时进行提取，对每个传感器进行个性化设置，提高了测量精度。

附图说明

图1是本发明的整体框架图。

图2是本系统运作示意图。

图3是射频中距离读取器模块示意图。

图4是无线无源传感器安装示意图。其中a正向截面图，b为侧向截面图。