综合测试系统的制作方法

专利名称：综合测试系统的制作方法
技术领域：
本发明属于传感器技术领域，更具体地涉及一种适用于桥梁、塔架、高层建筑健康监测的多传感器综合测试系统。
背景技术：
通常情况下一个传感器只能用来探测一种物理量，但在许多应用领域中，为了能够完美而准确地反映客观事物和环境，往往需要同时测量大量的物理量。由若干种敏感元件组成的多功能传感器则是一种体积小巧而多种功能兼备的新一代探测系统，它可以借助于敏感元件中不同的物理结构或化学物质及其各不相同的表征方式，用单独一套传感器系统来同时实现多种传感器的测量功能。桥梁、塔架、高层建筑的健康监测，是指建筑物从施工或者施工中或施工后，所进行的结构、受力等监测。目前，国内在做类似的健康监测时，每一部分相对来说比较独立，没有形成完成的一套系统或者说一套解决方案。在专利CN 101603868 A公开了一种高准确度振弦式压力传感器，主要是将现有工作膜的变形膜凸台直径变为变形膜直径的60%-90% ;所述的工作膜本体向液压接头方向有一延长段，延长段上加工有至变形膜的盲孔，盲孔壁上加工有内螺纹或者在延长段的圆周面上加工有外螺纹，通过内螺纹或外螺纹实现液压接头与延长段的螺纹连接，此传感器能够实现高准确度的探测，但是无法实现加速度等参数的测量，不能够达到综合测量的目的。为了达到综合测量，国内目前做法，通过多个分离部分的汇总处理，在时间上不能做到及时响应，实时性较差。如果全桥应变式传感器一直处于高速采集状态，除了会影响到该传感器的寿命以外，还会加重整套系统的能耗。对于长期监测系统来说，会带来人力以及财力的损耗，且随着监测时间，传感器灵敏性及准确性也会发生一系列变化。

发明内容
I、本发明所要解决技术问题
本发明主要目的是提供一种适用于桥梁、塔架、高层建筑健康监测的综合测试系统，通过该套系统中各部分传感器以及采集模块的配合，实现实时数据的记载、分析；并且能够避免全桥应变式传感器一直处于高速采集的状态，以及产生海量不必要数据和本身老化的问题，可广泛应用于各种类型的建筑物，能够详细记录、及时反应一些地质灾害信息，为后期健康分析节省财力、物力。2、本发明所采用的技术方案
如图I所示，综合测试系统包括传感器、数据采集装置、现场测试终端、网络接口和远程客户终端。传感器，用于检测位移、加速度等测量数据；数据采集装置通过无线或有线的方式连接传感器，采集传感器的测量数据，对传感器信号进行A/D转换和放大、整形，转换成微处理器能够读取、处理的信号，并且通过相应的电平转换实现与计算机通信。现场测试终端通过无线或有线的方式连接数据采集装置，用于存储数据采集装置采集和分析的数据，对测试作业进行实时监测，计算各种工程技术参数的存储和分析。网络接口，将经过现场测试终端进行处理的数据传送给远程客户终端。所述远程客户终端通过网络与现场数据监测终端连接，以共享方式或者文件传输协议方式进行数据传输，向身处异地项目负责人员以及相关技术人员反映测试作业数据，即时分析数据并反馈处理信息。(1)传感器部分
传感器主要包括加速度传感器、振弦式传感器、全桥电阻应变式传感器。加速度传感器，用于测量建筑物等加速度，具有高可靠性、工作稳定、灵敏、抗干扰能力强等特点；振弦式传感器，用于校正电阻应变式传感器由于长期放置引起的的数据漂移并且记录建筑物长时间缓慢下沉和受力等；全桥电阻应变式传感器，用于测量地震等破坏性自然灾害过程中，建筑物等损害程度，具有精度高、安装方便、灵敏性好等特点。本发明不限于上述传感器，根据实际需要，还可以增加其它类型的传感器，以检测温度、风度等其他参数。(2)数据采集装置
数据处理采集装置主要包括电阻应变式采集模块、振弦式采集模块以及压电式采集模块。振弦式采集模块主要处理线缆上连接的振弦式传感器，对其进行激励并将返回信号进行处理，首先通过放大、整形处理将其转换为方波，然后通过微处理器进行计数处理， 得到相应的初始量；电阻应变式和压电式采集模块分别处理线缆上连接的全桥电阻应变式传感器和加速度传感器，对其进行信号放大、线性化、增益矫正、滤波等处理，调整为采集模块能够识别的数字信号。对这些所得到的信号，进行简单的数学处理，通过USB或高速无线通信发往客户端。(3)传感器和数据采集的工作过程
振弦式传感器校对全桥电阻应变式传感器由于久置引起的漂移、监测建筑物的缓慢的下沉和受力。由于反应速度相对较慢，长期监测数值稳定、无久置漂移，因此处于低速长期工作状态。加速度传感器触发和关闭全桥电阻应变式传感器，信号的采集长期处于高速工作状态，实时检测建筑物的加速度。电阻应变式传感器处于待工状态，工作与否完全受加速度传感器控制。当被测物受到剧烈摇晃时，加速度传感器数据发生急剧变化，超出加速度预警值，并且持续时间超过时间阀值，马上启动电阻应变式全桥进行高速信号采集，记录建筑物在整个过程中位移等工程参数变化，当加速度值低于预警值时，并且持续时间超过时间阀值，全桥电阻应变式进入关闭过程。在此过程中，数据进行实时显示存储，并通过各采集模块数值间的物理量值， 得到工程数据及曲线，已备于工程人员对建筑物等健康进行评估。3、本发明所产生的有益效果
通过该系统中各部分传感器以及采集模块的配合，实现综合测试的功能，并且通过加速度传感器的应用，克服全桥应变传感器一直处于高速采集的状态，可广泛应用于各种类型的建筑物，能够详细记录、及时反应一些地质灾害信息，为后期健康分析节省财力、物力。


图I本发明数据采集系统方框图。图2本发明数据系统过程流程图。图3本发明数据采集处理部分流程图。
具体实施例方式实施例I
下面结合附图及具体的实施对本发明做进一步的详细说明。图I是数据采集系统的方框图，阐述根据本发明的综合测试系统。根据本发明的综合测试系统，包括传感器11，….In，数据采集装置2，现场数据监测终端3，网络端口 4，远程客户终端5。其中，传感器11， .. In，主要包括振弦式传感器、电阻应变式传感器、加速度传感器，用于检测被检测物摇晃振幅、下沉位移等，并通过信号电缆，传送到数据采集装置2。对于电阻应变式全桥传感器和加速度传感器信号，通过放大、线性化、增益矫正、滤波、A/D转换等处理转换为数字信号；对于振弦式传感器，经过放大整形处理，利用处理器中的计数器对其进行计数处理。然后，将所采集的数据传送到现场数据监测终端3。数据将做进一步的处理，比如工程系数计算、报警处理、数据存储以及实时监控处理等。最后通过网络端口 4，将数据发给远程客户终端5。对于传感器11，…In,它包括(I)加速度传感器,用于测量建筑物等加速度， 具有高可靠性、工作稳定、灵敏、抗干扰能力强等特点；(2)振弦式传感器，用于校正电阻应变式传感器，由于长期放置引起的的数据漂移并监测建筑物的缓慢下沉和受力等；(3)全桥电阻应变式传感器，用于测量地震等破坏性自然灾害过程中，建筑物等损害程度，具有精度高、安装方便、灵敏性好等特点。对于现场数据监测终端3，监测数据、曲线、数据库管理、 报表输出以及数据远程发送。它通过网络接口 4，发送到远程网站，以便于远程客户终端5 访问。通过此种方式，现场可以监督现场工作设备状态、作业情况，并通过数据共享或文件传输协议共享数据信息，实时查询监测数据、打印各种相应的报表。对于远程客户终端5，进行数据监测、数据库处理、报表输出及实时数据远程接收以及远程控制。其中实时数据远程接收主要完成将现场数据监测终端3的数据等发送到远程网站，数据终端5该数据进行处理，实现终端功能，远程操作者可在办公室监视现场设备的工作状态、作业状况、工程参数。实施例2
图2是本发明综合测试系统过程流程图。本发明的综合系统过程流程图包括传感器检测，数据采集处理，工程预警，发送客户端。对于传感器检测部分，主要完成传感器好坏检测。传感器通过电缆连接到数据采集部分，连接安装完成后，检测是否出现超量程、是否损坏。保证没有任何故障问题的基础上，开始进行数据采集。对于数据处理采集部分，主要安装了电阻应变式采集模块、振弦式采集模块以及压电采集模块。振弦式采集模块主要处理线缆上连接的振弦式传感器，对其进行激励并将返回信号进行处理，首先通过放大、整形处理将其转换为方波，然后通过模块里面的CPU计数处理，得到相应的初始量；电阻应变式和压电式采集模块分别处理线缆上连接的电阻应变式全桥传感器和加速度传感器，对其进行信号放大、线性化、增益矫正、滤波等处理，调整为采集模块能够识别的数字信号。对这些所得到的信号，进行简单的数学处理，通过USB或高速无线通信发往客户端。数据采集装置还包括故障以及超出预定阀值声光报警模块。对于现场数据终端部分，完成主控操作和数据分析，主控操作主要包括通道设置、 时间校准、采样频率设置等。根据工程的实际安装传感器的情况，完成各采集模块的通道设置，并建立相应的通道联系；时间校准可以保持整个系统作业中时间准确性；根据传感器类型以及工程需要设置各通道采样频率。数据分析主要包括曲线绘制及回放、数据库管理、 数据回放、报表输出等功能。曲线绘制及回放主要完成曲线性质设置、不同物理量间单一曲线绘制、不同物理量间多曲线绘制、曲线预览、曲线打印等；数据管理主要完成对采集信息数据库、物理量数据库、曲线数据库、设备状态数据库等进行增加、删除、修改、查询等功能; 报表输出完成测试综合报表、测试日志、加速度变化表、位移变化表等打印。对于网络端口部分，将现场数据终端部分数据进行数据发送。对于远程数据终端部分，可以直接调用现场数据终端的数据也可以进行远程控制和数据分析，同现场数据终端功能相同，主控操作进行通道设置、时间校准、采样频率设置等操作；数据分析实现曲线绘制及回放、数据库管理、数据回放、报表输出等功能。实施例3
图3是本发明数据采集处理部分流程图。在传感器检测部分，各传感器11-. In检测建筑物的加速度、沉降、摆动等参数； 然后进入数据处理部分，数据处理部分将模拟通道和数字通道的信号进行采集。该过程中， 振弦式传感器起到标杆的作用，由于反应速度相对较慢，长期监测数值稳定、无久置漂移， 因此处于低速长期工作状态，主要用其校对电阻应变式传感器由于久置引起的的漂移，并且监测建筑物的缓慢的下沉、受力等；加速度传感器长期处于高速工作状态，实时检测建筑物的加速度，用以触发和关闭电阻应变式全桥信号的采集；电阻应变式传感器处于待工状态，工作与否完全受加速度传感器控制。当建筑物受到地震、台风等恶劣因素影响时，加速度传感器数据发生急剧变化，超出加速度预警值，持续时间超过预设时间阀值，马上启动电阻应变式全桥进行高速信号采集，记录建筑物在整个过程中位移等工程参数变化，当加速度值低于预警值时，持续时间超过预设时间阀值，电阻应变式全桥进入关闭过程。在此过程中，数据进行实时显示存储，并通过各采集模块数值间的物理量值，得到工程数据及曲线。 以备于工程人员对建筑物等健康进行评估。以上所涉及到的各种类型传感器的频率，根据实际需求自行设定。上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种综合测试系统，包括传感器、数据采集装置、现场数据监测终端、网络端口、远程客户终端，其特征在于所述的传感器包括加速度传感器、振弦式传感器、全桥电阻应变式传感器，振弦式传感器校对全桥电阻应变式传感器，加速度传感器触发和关闭全桥电阻应变式传感器。
2.如权利要求I所述的综合测试系统，其特征在于加速度传感器探测超出加速度预警值并且持续时间超过时间预警值，启动全桥电阻应变式传感器进行高速信号采集；当加速度值低于预警值并且持续时间超过时间预警值时，全桥电阻应变式传感器关闭。
3.如权利要求I所述的综合测试系统，其特征在于所述数据采集装置包括振弦式采集模块、电阻应变式采集模块、压电式采集模块，通过电缆分别与振弦式传感器、全桥电阻应变式传感器和加速度传感器连接。
4.如权利要求I所述的综合测试系统，其特征在于所述数据采集装置对传感器信号进行A/D转换、线性化、增益矫正、滤波处理，并且通过电平转换实现通信。
5.如权利要求I所述的综合测试系统，其特征在于所述网络端口为远程通信设备。
6.如权利要求I所述的综合测试系统，其特征在于所述远程客户终端通过网络与现场数据监测终端连接，以共享方式或者文件传输协议方式进行数据传输。
7.如权利要求3所述的综合测试系统，其特征在于所述数据采集装置还包括故障以及超出预定阀值声光报警模块。
全文摘要
本发明属于传感器技术领域，公开了一种适用于桥梁、塔架、高层建筑健康监测的多传感器综合测试系统，包括传感器、数据采集装置、现场数据监测终端、网络端口、远程客户终端，所述的传感器包括加速度传感器、振弦式传感器、全桥电阻应变式传感器；振弦式传感器校对全桥电阻应变式传感器并且记录建筑物长时间缓慢下沉和受力等，加速度传感器触发和关闭全桥电阻应变式传感器。通过该系统中各部分传感器以及采集模块的配合，实现综合测试的功能，并且通过加速度传感器的应用，克服全桥应变传感器一直处于高速采集的状态，可广泛应用于各种类型的建筑物，能够详细记录、及时反应一些地质灾害信息，为后期健康分析节省财力、物力。
文档编号G01D21/02GK102594925SQ20121009010
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者李中山, 王树友, 胡敬礼 申请人:苏州筑邦测控科技有限公司