[发明专利]结构表面变形监测系统及方法

权利要求书

1.一种结构表面变形监测系统，用于监测待测结构的表面三维变形，其特征在于，包括：

三个微波探测器，用于发射和接收微波，获取所述待测结构表面多个测点三个视线方向的回波信号；

三个数据采集传输单元，与所述三个微波探测器一一对应，接收所对应的微波探测器传输的回波信号，对该回波信号进行模数转换并加入时间信息，形成每一测点的包含有时间信息的坐标数据；

远程控制处理系统，控制所述三个微波探测器的探测工作，接收所述三个数据采集传输单元传输的包含有时间信息的坐标数据，并根据所述包含有时间信息的坐标数据计算所述待测结构的静态变形特性和\或动态振动特性，其中用于计算动态振动特性的动态采样频率的范围为10-100Hz。

2.如权利要求1所述的结构表面变形监测系统，其特征在于，进一步包括多个角反射器设置于所述待测结构表面的各个测点。

3.如权利要求1所述的结构表面变形监测系统，其特征在于，所述三个数据采集传输单元与所述远程控制处理系统通过无线天线进行数据传输。

4.如权利要求1所述的结构表面变形监测系统，其特征在于，所述三个数据采集传输单元中每一数据采集传输单元包括：

温控晶振器，用于产生固定频率的信号；

衰减器，用于对所述温控晶振器产生的固定频率的信号进行衰减；

第一功率分配器，用于将所述衰减器衰减后的信号分成第一信号与第二信号；

合成器，用于产生本地振荡信号；

第二功率分配器，用于将所述合成器产生的本地振荡信号分成第三信号与第四信号；

上变频器，用于将所述第二信号与所述第三信号混频，产生射频信号；

发射天线，用于向所述待测结构发射所述上变频器产生的射频信号；

接收天线，用于接收来自所述待测结构的返回信号；

低噪音放大器，用于放大所述接收天线接收到的返回信号；

下变频器，用于将所述低噪音放大器放大后的返回信号和所述第四信号混频，产生中频信号；

正交检波器，用于将来自所述下变频器的中频信号与来自所述第二功率分配器的第一信号混频，产生基带I/Q信号，该基带I/Q信号被作为变形信号送入所述数据采集传输单元。

5.如权利要求1所述的结构表面变形监测系统，其特征在于，所述数据采集传输单元包括：

A/D转换器，对所述回波信号进行模数转换形成数字回波信号；

GPS授时模块，从GPS卫星上获取标准时间信号；

数字信号处理器，接收来自所述A/D转换器的数字回波信号进行分析处理，获得每一测点的坐标数据，并在该坐标数据中加入来自所述GPS授时模块的时间信息，形成包含有时间信息的坐标数据；

信号发射模块，对来自所述数字信号处理器的包含有时间信息的坐标数据进行打包并发送至所述远程控制处理系统；

电源与复位模块，用于对所述数字信号处理器进行供电及复位。

6.如权利要求5所述的结构表面变形监测系统，其特征在于，所述信号发射模块基于TCP/IP协议，所述包含有时间信息的坐标数据在所述信号发射模块中打包成符合TCP/IP协议的数据包。

7.如权利要求5所述的结构表面变形监测系统，其特征在于，所述数据采集传输单元进一步包括：信号调理模块，用于对接收到的回波信号进行信号变换与程控放大，使该回波信号满足所述A/D转换器对输入信号的要求。

8.一种应用权利要求1至7任一权利要求所述的结构表面变形监测系统监测待测结构表面变形的方法，包括：

S1，在所述待测结构附近布设所述三个微波探测器，该三个微波探测器分别位于不同高程，获取该三个微波探测器的坐标；

S2，所述三个微波探测器向所述待测结构发射微波信号并接收该待测结构表面多个测点返回的回波信号；

S3，所述三个数据采集传输单元对所述回波进行数据采集，形成每一测点的包含有时间信息的坐标数据；

S4，所述远程控制处理系统根据所述包含有时间信息的坐标数据计算所述待测结构的三维变形。