基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统。
【背景技术】
[0002]随着国家基本建设的高速发展，大量的土木设施、交通、工民建以及山体护坡等各种各样的构筑物如雨后春笋般地拔地而起。然而，在地震或者洪水等比较重大的自然灾害发生后，如何快速准确的对灾区构筑物进行状态评定，确保尽快恢复交通等次序；在运行使用一个时期后，构筑物的安全健康状态如何判断，其构筑物是否存在病害，如何及时准确地找出病害结构并进行整治等安全体系的建立，目前已提入了我国各级管理机构及管理者的议事日程，特别是在经历地震等自然灾害后，其构筑物结构的技术状态更是关注的焦点。并且，在我国经济高速发展时代，基础建设的迅猛展开，建设工程质量、既有构筑物的安全状态等构筑物安全监控指标愈来愈被有关管理部门重视。
[0003]因此需要一种能够有效解决上述问题，能够快速准确地判断构筑物的健全度，实时监控其安全状态；还可以建立构筑物“健康”档案，为国家管理部门提供确切可靠的管理数据，为决策者提供基础技术资料。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统。
[0005]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统，它包括多个设置于构筑物表面的传感器、对构筑物施加动荷载的激励物体、对传感器获取的时域波形信号进行转化的信号转化模块和对信号进行分析处理的分析处理模块；所述的传感器的输入端接收激励物体对构筑物施加动荷载的振动，传感器的输出端与信号转化模块连接，信号转化模块的输出端与分析处理模块连接。
[0006]所述的信号转化模块包括信号调理电路和ADC模数转化器；所述的信号调理电路的输入端与传感器连接，信号调理电路的输出端与ADC模数转化器连接，ADC模数转化器的输出端与分析处理模块连接。
[0007]所述的信号调理电路包括电荷放大器、增益放大器和滤波器；所述的电荷放大器的输入端与传感器连接，电荷放大器的输出端与增益放大器连接，增益放大器的输出端与滤波器连接，滤波器的输出端与ADC模数转换器连接。
[0008]所述的分析处理模块包括一个微控制器，微控制器的信号输入端与ADC模数转换器连接。
[0009]所述的分析处理模块还包括显示器、无线通信模块、监控中心、USB接口 ；微控制器的输出端通过总线与显示器连接，微控制器还通过无线通信模块与监控中心进行远程通信，还通过USB接口外接输入输出设备或者存储设备。
[0010]基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统还包括一个供电模块，所述的供电模块包括太阳能控制器、太阳能电池组、蓄电池组和逆变器，太阳能电池组和蓄电池分别与太阳能控制器相连，太阳能控制器通过逆变器为各器件供电。
[0011]所述的激励物体包括木槌、重球、高压空气枪和起振机。
[0012]本实用新型的有益效果是:本实用新型是应用构筑物被激励时所产生的响应谱特性进行其病害检测的系统，适用于土木、交通、工民建以及山体护坡等各种各样的构筑物；能够快速准确地判断构筑物的健全度，实时监控其安全状态；并且不会对衬砌质量有所损坏；将构筑物的判断病害的结果进行汇总，可以建立构筑物“健康”档案，为国家管理部门提供确切可靠的管理数据，为决策者提供基础技术资料；采用ICP加速度传感器，检测精度高，不易受现场环境干扰，适应能力强，其输出的信号可配长电缆，且不影响测量精度，实用性强。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型结构示意图；
[0014]图2为信号调理电路结构示意图；
[0015]图3为供电模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
[0017]如图1所示，基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统，它包括多个设置于构筑物表面的传感器、对构筑物施加动荷载的激励物体、对传感器获取的时域波形信号进行转化的信号转化模块和对信号进行分析处理的分析处理模块；所述的传感器的输入端接收激励物体对构筑物施加动荷载的振动，传感器的输出端与信号转化模块连接，信号转化模块的输出端与分析处理模块连接。
[0018]若构筑物为规则形态，在构筑物的侧面设置三个传感器，间距均为h/4，在构筑物的顶面设置三个传感器，间距均为b/4 ;其中，构筑物的侧面的高度为h，构筑物的顶面的宽度为b ;间距相同的设置传感器的优点是为了能精确地测定结构的振动模态。因为决定振动模态的变形响应节点的位置是构件长度1/2的倍数关系。而一般土木结构用到2次模态即可，所以是h/4或b/4;
[0019]若构筑物为不规则形态，则根据物体或者地形的状态，考虑结构的振动模态随机设置。
[0020]所述的信号转化模块包括信号调理电路和ADC模数转化器；所述的信号调理电路的输入端与传感器连接，信号调理电路的输出端与ADC模数转化器连接，ADC模数转化器的输出端与分析处理模块连接。
[0021]如图2所示，所述的信号调理电路包括电荷放大器、增益放大器和滤波器；所述的电荷放大器的输入端与传感器连接，电荷放大器的输出端与增益放大器连接，增益放大器的输出端与滤波器连接，滤波器的输出端与ADC模数转换器连接。
[0022]所述的分析处理模块包括一个微控制器，微控制器的信号输入端与ADC模数转换器连接。
[0023]所述的分析处理模块还包括显示器、无线通信模块、监控中心、USB接口 ；微控制器的输出端通过总线与显示器连接，微控制器还通过无线通信模块与监控中心进行远程通信，还通过USB接口外接输入输出设备或者存储设备。
[0024]如图3所示，基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统还包括一个供电模块，所述的供电模块包括太阳能控制器、太阳能电池组、蓄电池组和逆变器，太阳能电池组和蓄电池分别与太阳能控制器相连，太阳能控制器通过逆变器为各器件供电。
[0025]所述的激励物体包括木槌、重球、高压空气枪和起振机。
[0026]( I)若传感器设置于构筑物的侧面，并且构筑物的底部适合激励者站立，则通过激励者使用木槌敲击对构筑物的侧面施加动荷载；
[0027](2)若传感器设置于构筑物的侧面，并且构筑物的底部不适合激励者站立，而构筑物的顶部方便激励者站立，则通过激励者站在构筑物顶部使用重球撞击构筑物侧面施加动荷载；
[0028](3)若传感器设置于构筑物的侧面，并且构筑物的背后有土压力作用，制约构筑物的振动时，则通过设置于构筑物顶部的起振机撼动的方式对构筑物施加动荷载；
[0029](4)若传感器设置于构筑物的顶面，则激励者通过高压空气枪激发的方式对构筑物的顶面施加动荷载。
【主权项】
1.基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统，其特征在于:它包括多个设置于构筑物表面的传感器、对构筑物施加动荷载的激励物体、对传感器获取的时域波形信号进行转化的信号转化模块和对信号进行分析处理的分析处理模块；所述的传感器的输入端接收激励物体对构筑物施加动荷载的振动，传感器的输出端与信号转化模块连接，信号转化模块的输出端与分析处理模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统，其特征在于:所述的信号转化模块包括信号调理电路和ADC模数转化器；所述的信号调理电路的输入端与传感器连接，信号调理电路的输出端与ADC模数转化器连接，ADC模数转化器的输出端与分析处理模块连接。
3.根据权利要求2所述的基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统，其特征在于:所述的信号调理电路包括电荷放大器、增益放大器和滤波器；所述的电荷放大器的输入端与传感器连接，电荷放大器的输出端与增益放大器连接，增益放大器的输出端与滤波器连接，滤波器的输出端与ADC模数转换器连接。
4.根据权利要求1所述的基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统，其特征在于:所述的分析处理模块包括一个微控制器，微控制器的信号输入端与ADC模数转换器连接。
5.根据权利要求4所述的基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统，其特征在于:所述的分析处理模块还包括显示器、无线通信模块、监控中心、USB接口 ；微控制器的输出端通过总线与显示器连接，微控制器还通过无线通信模块与监控中心进行远程通信，还通过USB接口外接输入输出设备或者存储设备。
6.根据权利要求1所述的基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统，其特征在于:它还包括一个供电模块，所述的供电模块包括太阳能控制器、太阳能电池组、蓄电池组和逆变器，太阳能电池组和蓄电池分别与太阳能控制器相连，太阳能控制器通过逆变器为各器件供电。
7.根据权利要求1所述的基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统，其特征在于:所述的激励物体包括木槌、重球、高压空气枪和起振机。
8.根据权利要求1所述的基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统，其特征在于:所述的传感器为加速度传感器。
9.根据权利要求8所述的基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统，其特征在于:所述的加速度传感器为ICP加速度传感器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于激励状态时响应谱特性的构筑物病害检测系统，它包括多个设置于构筑物表面的传感器、对构筑物施加动荷载的激励物体、对传感器获取的时域波形信号进行转化的信号转化模块和对信号进行分析处理的分析处理模块；所述的传感器的输入端接收激励物体对构筑物施加动荷载的振动，传感器的输出端与信号转化模块连接，信号转化模块的输出端与分析处理模块连接。本实用新型是应用构筑物被激励时所产生的响应谱特性进行其病害检测的系统，适用于土木、交通、工民建以及山体护坡等各种各样的构筑物；能够快速准确地判断构筑物的健全度，实时监控其安全状态；并且不会对构筑物造成任何损坏。
【IPC分类】G01M7-02
【公开号】CN204514565
【申请号】CN201520250505
【发明人】曹大明, 罗休
【申请人】成都畅达通地下工程科技发展有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月23日