[发明专利]一种无线智能高应变传感器及无线高应变检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基桩检测传感器及相应检测方法，更具体涉及一种智能高应变传感器及相应高应变检测方法，属于岩土工程检测领域。

背景技术

基桩高应变检测是岩土工程领域常用的一种检测基桩单桩竖向抗压、承载力及桩身完整性的方法，其基本原理是用重锤轴向冲击桩顶，使桩与土之间产生足够的相对位移，以充分激发桩周土阻力和桩端支承力，使桩产生足够的贯入度，实测由此产生的桩身质点应力和加速度的响应，通过波动理论分析，由此判定基桩的单桩竖向抗压、承载力及桩身完整性。该应力参数和加速度参数分别采用力传感器和加速度传感器采集，通常须分别将两个力传感器和两个加速度传感器对称安装在待测桩顶附近。

图1为现有技术的高应变检测装置示意图。如图1所示，圆柱为待测基桩，现有技术的一套完整的高应变检测装置包括2路加速度传感器10及20、2路力传感器30及40、高应变主机6、及上位机7。例如，其中加速度传感器10、20可采用LC0157IC压电式加速度计，力传感器30、40可采用CYB-YB-F1kA(D)型应变测量传感器，高应变主机6可采用武汉岩海工程技术有限公司生产的基桩动测仪 RS-1616K(S)，上位机7可采用通用的个人电脑或平板电脑。2路加速度传感器10、20和2路力传感器30、40安装在待测桩的某个水平截面的四周表面，加速度传感器10与加速度传感器20呈对称状，力传感器30与力传感器40呈对称状，各传感器的输出端通过一根特制的大电缆与高应变主机6相连。进行高应变试验时，在重锤砸下来的瞬间，待测桩产生质点应力和加速度，高应变主机6在设定的时间范围和记录点数内记录各传感器采集的瞬态应变、加速度数据并保存。试验完毕，通过U盘将保存在高应变主机6中的采集数据导出传递给上位机7，通过上位机7中专业的高应变分析软件对待测基桩的单桩竖向抗压、承载力及桩身完整性进行分析。现有技术中传感器10、20、30、40与高应变主机6采用特制大电缆相连，存在以下缺陷：第一，由于高应变试验现场施工环境比较复杂，特制的大电缆在试验、施工过程中很容易被损坏。第二，由于在锤击待测桩身过程中所产生的应力信号非常小，该信号通过较长的电缆传输时比较容易被周围的环境干扰，从而导致到达高应变主机6的应力信号非常差。第三，固定的电缆接头只能连接固定数量的传感器，在重锤偏击时会导致计算不准，无法通过额外增加布置传感器来平均误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种使用安全、信号稳定、且安装方便的高应变检测装置及相应高应变检测方法。为解决以上问题，本发明提供了一种无线智能高应变传感器，一种基于该无线智能高应变传感器的无线智能高应变检测系统，及一种基于该无线智能高应变传感器的高应变检测方法。

本发明的无线智能高应变传感器包括无线智能加速度传感器与无线智能力传感器，两者结构类似，基本包括传感驱动电路、敏感元件、运算放大器、高通滤波电路、低通滤波电路、AD转换器、同步触发电路、CPLD、Cortex M3 单片机、射频收发电路，其中传感驱动电路、敏感元件、运算放大器、高通滤波电路、低通滤波电路、AD转换器依次相连，敏感元件还依次与同步触发电路、CPLD相连，CPLD与AD转换器、Cortex M3 单片机相连，AD转换器与Cortex M3 单片机相连，Cortex M3 单片机与射频收发电路相连。传感器基于重锤冲击力触发，当传感器的输出达到触发阈值时自动同步触发，将采集的加速度数据或应力数据在设定的时间长度和采样点数（即采样长度）范围内保存，直接通过无线方式传输给上位机。

其中，无线智能加速度传感器的传感驱动电路为恒流源电路，敏感元件为压电式加速度敏感元件；无线智能力传感器的传感驱动电路为惠更斯电桥，敏感元件为电阻式应变片。

本发明的无线高应变检测方法采用基于重锤冲击力的自动同步触发方式，步骤为：确定检测模式；安装传感器；启动传感器；初始化当前锤参数；设置采样长度；设置触发阈值；等待落锤；判断触发；使能触发，记录触发地址；记录数据；传输数据。

本发明的有益效果是：摒弃了现有技术中连接传感器与高应变主机的特制大电缆束缚，甚至不再需要传统的高应变主机，使用安全，信号稳定，且安装方便，传感器的布设、调整、拆卸非常灵活，大大提高了高应变检测效率，降低了检测人员的工作强度。

附图说明

图1——现有技术的高应变检测装置示意图。

图2——本发明的一种无线智能高应变传感器使用示意图。