[发明专利]一种具有计算功能的分离式无线传输振弦式频率测读仪

说明书

一种具有计算功能的分离式无线传输振弦式频率测读仪，包括测头和主机，测头用于安装在振弦式传感器的每根导线上，内含有电池组、激振电路、拾振电路和蓝牙传输模块，主机包含单片机数据处理模块、蓝牙接收模块、通讯发射芯片、电源芯片；单片机数据处理模块根据计算公式F=K·（f_i²‑f₀²）计算振弦式传感器的应力或力值；F可为钢支撑轴力、锚索轴力、围护桩内力、孔隙水压力、土压力等。本发明可远程传输监测数据，节省了人力；测头直接固定在传感器导线上，可实时监测、传输数据和报警，方便各方浏览查阅，杜绝了数据篡改的可能，可增加监测频率时，能满足实时监测的要求；能自动计算传感器力值，无需进行人工计算，提高了监测效率和智能化程度。

技术领域

本发明涉及一种具有计算功能的分离式无线传输振弦式频率测读仪，属于工程监测技术领域。

背景技术

在工程施工中，由于基坑开挖需要对支护结构（支撑、锚索、围护桩等）进行应力监测，以了解支护结构是否安全稳定。提前在支护结构中埋设振弦式传感器，当支护结构变形时，内置的传感器中的振弦频率将改变，通过振弦式频率测读仪测量传感器的振弦频率，从而计算其受力变化。

目前在工程中广泛使用振弦式传感器进行基坑工程的监测工作，如使用钢筋计、应变计测量围护桩内力，使用轴力计测量钢支撑轴向压力，使用锚索计测量锚索的拉力。振弦式传感器一般埋入围护桩、混凝土支撑内或者安置在钢支撑和锚索端头，传感器导线引出到基坑上部方便测量的位置。传统老式的振弦式频率测读仪进行测量时，需要将测头和主机使用导线连接，然后使用测头的夹子进行逐个振弦式传感器导线进行测量，然后将采集的频率记录在记录本上，最后计算传感器应力或力值，工作比较繁琐。在地铁、房建等大型基坑中监测点数量众多，工作量较大，采用传统的方法存在浪费大量的人力，效率低下，测量过程中的数据容易篡改等突出问题。当基坑发生危险时，无法做到实时监测。

发明内容

针对传统的采集方式的不足，本发明设计了一种具有计算功能的分离式无线传输振弦式频率测读仪，可以远程、实时对安装在基坑围护结构中的振弦式传感器进行测量，并且直接能计算传感器的应力或力值，能极大地节省人力，提高监测效率和准确性。

一种具有计算功能的分离式无线传输振弦式频率测读仪，其特征在于包括测头和主机；

所述测头内含有电池组、激振电路、拾振电路和蓝牙传输模块，所述测头用于安装在振弦式传感器的每根导线上，以实时向主机传送频率值；振弦式传感器则用于安装在围护结构上，通常每个振弦式传感器通常具有2~4条导线，而振弦式传感器数量根据设计图纸确定。

所述的激振电路基于ICL8038的扫频激振技术对所述振弦式传感器进行激振，所述的拾振电路采用磁电型摆式拾振器，它将振弦式传感器发出的振动信号转化为电信号，所述蓝牙传输模块将拾振电路产生的电信号无线传输到主机的蓝牙接收模块；

所述主机包含以单片机为控制中心的单片机数据处理模块，以及蓝牙接收模块、通讯发射芯片、电源芯片；电源芯片用于接收外接电源，并为单片机数据处理模块、蓝牙接收模块、通讯发射芯片进行供电；

单片机数据处理模块通过蓝牙接收模块接收每个测头发出的数据，然后根据计算公式F=K·（f_i²-f₀²）计算振弦式传感器的应力或力值；

其中，F可以为钢支撑轴力、锚索轴力、围护桩内力、孔隙水压力、土压力等；

K为振弦式传感器的标定系数，提前输入至主机内；

f₀为振弦式传感器的初始频率，提前输入至主机内；

fi为测头实时采集的振弦式传感器的频率；