[发明专利]一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置

说明书

一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置，包括震波接收传感器，所述震波接收传感器的信号输出端与前端调理电路的信号输入端相连，前端调理电路的信号输出端与数据采集模块的信号输入端相连，数据采集模块的信号输出端与上位机的信号输入端相连；所述震波接收传感器通过桥梁在外部激励下采集桥梁内部反射波；震波接收传感器采集桥梁在外部激励下的内部反射波并将其转化成电信号，再将电信号通过前端调理电路进行放大、滤波、过流和过压保护，再经过数据采集模块中的数模转换模块将模拟信号转化成数字信号发送至上位机；本发明能够在不损坏桥梁结构的情况下完成对桥梁内部的探伤，具有安全便捷的特点。

技术领域

本发明属于无损探伤技术领域，具体涉及一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置。

背景技术

由于洪水、地震、撞击以及使用年限等原因，桥梁结构会出现不同程度的损伤，及时发现这些隐蔽的损伤问题，对确保桥梁安全起到至关重要的作用；现有的桥梁探伤装置多使用电磁波进行探伤作业，其设备结构复杂，制造和使用成本居高不下；因此需要一种结构相对简单、使用相对方便同时成本较低的探伤装置来实现小成本的无损探伤作业，从而更好的掌握桥梁的安全状态，避免因未及时发现导致的重大交通安全事故的发生，给国家和人民带来重大的损失。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置，能够通过震波接收传感器检测震源发出的波形判断桥梁内部是否有损伤，能够在不损坏桥梁结构的情况下完成对桥梁内部的探伤，具有安全便捷的特点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置，包括震波接收传感器1，所述震波接收传感器1的信号输出端与前端调理电路2的信号输入端相连，前端调理电路2的信号输出端与数据采集模块3的信号输入端相连。

所述震波接收传感器1包括金属外壳5，所述金属外壳5与机芯盖6连接，所述金属外壳5的内部设有压电检测芯8，所述压电检测芯8的一侧设有惯性块9；所述绝缘层7将压电检测芯8与金属外壳5和惯性块9隔开。

所述压电检测芯8包括第一电极10、第一压电叠片11、第二电极12、第二压电叠片13和第三电极14；所述第一电极10与第二电极12之间夹有第一压电叠片11，所述第二电极12与第三电极14之间夹有第二压电叠片13；所述第二电极12与前端调理电路2的第一信号输入端相连，所述第三电极14与前端调理电路2的第二信号输入端相连。

所述数据采集模块3包括模数转换电路15、时钟电路16、参考电压发生电路17、主控芯片18、存储器19和通信串口20；所述模数转换电路15的第一信号输入端和第二信号输入端与前端调理电路2的第一信号输出端和第二信号输出端相连；所述模数转换电路15的第三信号输入端与时钟电路16的信号输出端相连；所述模数转换电路15的第四信号输入端与参考电压发生电路17的信号输出端相连；所述模数转换电路15的信号输出端与主控芯片18的第一信号输入端相连；所述主控芯片18与存储器19信号连接；所述主控芯片18与通信串口20信号连接。

所述前端调理电路2包括第一运放A1和第三运放A3；所述第一运放A1的第一引脚与电阻R106的一端连接；所述第一运放A1的第二引脚与电阻R101和电阻R102的一端连接；所述电阻R101的另一端接地；所述电阻R102的另一端与所述第一运放A1的第一引脚相连；所述第一运放A1的第三引脚与震波接收传感器1的第一信号输出端和电阻R103的一端相连，所述电阻R103的另一端接地；所述第一运放A1的第四引脚与电容C101的一端、电阻R105的一端以及第一电源的一端相连；所述电容C101的另一端和电阻R105的另一端接地；所述电阻R106的另一端分别与电阻R107和电容C103的一端连接；所述电容C103的另一端接地；所述电阻R107的另一端分别与电容C104的一端和第二运放A2的第五引脚相连；所述电容C104的另一端接地；