基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家基本建設(shè)的高速發(fā)展，大量的土木設(shè)施、交通、工民建以及山體護坡等各種各樣的構(gòu)筑物如雨后春筍般地拔地而起。然而，在地震或者洪水等比較重大的自然災害發(fā)生后，如何快速準確的對災區(qū)構(gòu)筑物進行狀態(tài)評定，確保盡快恢復交通等次序；在運行使用一個時期后，構(gòu)筑物的安全健康狀態(tài)如何判斷，其構(gòu)筑物是否存在病害，如何及時準確地找出病害結(jié)構(gòu)并進行整治等安全體系的建立，目前已提入了我國各級管理機構(gòu)及管理者的議事日程，特別是在經(jīng)歷地震等自然災害后，其構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀態(tài)更是關(guān)注的焦點。并且，在我國經(jīng)濟高速發(fā)展時代，基礎(chǔ)建設(shè)的迅猛展開，建設(shè)工程質(zhì)量、既有構(gòu)筑物的安全狀態(tài)等構(gòu)筑物安全監(jiān)控指標愈來愈被有關(guān)管理部門重視。
[0003]因此需要一種能夠有效解決上述問題，能夠快速準確地判斷構(gòu)筑物的健全度，實時監(jiān)控其安全狀態(tài)；還可以建立構(gòu)筑物“健康”檔案，為國家管理部門提供確切可靠的管理數(shù)據(jù)，為決策者提供基礎(chǔ)技術(shù)資料。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)。
[0005]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)，它包括多個設(shè)置于構(gòu)筑物表面的傳感器、對構(gòu)筑物施加動荷載的激勵物體、對傳感器獲取的時域波形信號進行轉(zhuǎn)化的信號轉(zhuǎn)化模塊和對信號進行分析處理的分析處理模塊；所述的傳感器的輸入端接收激勵物體對構(gòu)筑物施加動荷載的振動，傳感器的輸出端與信號轉(zhuǎn)化模塊連接，信號轉(zhuǎn)化模塊的輸出端與分析處理模塊連接。
[0006]所述的信號轉(zhuǎn)化模塊包括信號調(diào)理電路和ADC模數(shù)轉(zhuǎn)化器；所述的信號調(diào)理電路的輸入端與傳感器連接，信號調(diào)理電路的輸出端與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)化器連接，ADC模數(shù)轉(zhuǎn)化器的輸出端與分析處理模塊連接。
[0007]所述的信號調(diào)理電路包括電荷放大器、增益放大器和濾波器；所述的電荷放大器的輸入端與傳感器連接，電荷放大器的輸出端與增益放大器連接，增益放大器的輸出端與濾波器連接，濾波器的輸出端與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。
[0008]所述的分析處理模塊包括一個微控制器，微控制器的信號輸入端與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。
[0009]所述的分析處理模塊還包括顯示器、無線通信模塊、監(jiān)控中心、USB接口 ；微控制器的輸出端通過總線與顯示器連接，微控制器還通過無線通信模塊與監(jiān)控中心進行遠程通信，還通過USB接口外接輸入輸出設(shè)備或者存儲設(shè)備。
[0010]基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)還包括一個供電模塊，所述的供電模塊包括太陽能控制器、太陽能電池組、蓄電池組和逆變器，太陽能電池組和蓄電池分別與太陽能控制器相連，太陽能控制器通過逆變器為各器件供電。
[0011]所述的激勵物體包括木槌、重球、高壓空氣槍和起振機。
[0012]本實用新型的有益效果是:本實用新型是應用構(gòu)筑物被激勵時所產(chǎn)生的響應譜特性進行其病害檢測的系統(tǒng)，適用于土木、交通、工民建以及山體護坡等各種各樣的構(gòu)筑物；能夠快速準確地判斷構(gòu)筑物的健全度，實時監(jiān)控其安全狀態(tài)；并且不會對襯砌質(zhì)量有所損壞；將構(gòu)筑物的判斷病害的結(jié)果進行匯總，可以建立構(gòu)筑物“健康”檔案，為國家管理部門提供確切可靠的管理數(shù)據(jù)，為決策者提供基礎(chǔ)技術(shù)資料；采用ICP加速度傳感器，檢測精度高，不易受現(xiàn)場環(huán)境干擾，適應能力強，其輸出的信號可配長電纜，且不影響測量精度，實用性強。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為信號調(diào)理電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為供電模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖進一步詳細描述本實用新型的技術(shù)方案，但本實用新型的保護范圍不局限于以下所述。
[0017]如圖1所示，基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)，它包括多個設(shè)置于構(gòu)筑物表面的傳感器、對構(gòu)筑物施加動荷載的激勵物體、對傳感器獲取的時域波形信號進行轉(zhuǎn)化的信號轉(zhuǎn)化模塊和對信號進行分析處理的分析處理模塊；所述的傳感器的輸入端接收激勵物體對構(gòu)筑物施加動荷載的振動，傳感器的輸出端與信號轉(zhuǎn)化模塊連接，信號轉(zhuǎn)化模塊的輸出端與分析處理模塊連接。
[0018]若構(gòu)筑物為規(guī)則形態(tài)，在構(gòu)筑物的側(cè)面設(shè)置三個傳感器，間距均為h/4，在構(gòu)筑物的頂面設(shè)置三個傳感器，間距均為b/4 ;其中，構(gòu)筑物的側(cè)面的高度為h，構(gòu)筑物的頂面的寬度為b ;間距相同的設(shè)置傳感器的優(yōu)點是為了能精確地測定結(jié)構(gòu)的振動模態(tài)。因為決定振動模態(tài)的變形響應節(jié)點的位置是構(gòu)件長度1/2的倍數(shù)關(guān)系。而一般土木結(jié)構(gòu)用到2次模態(tài)即可，所以是h/4或b/4;
[0019]若構(gòu)筑物為不規(guī)則形態(tài)，則根據(jù)物體或者地形的狀態(tài)，考慮結(jié)構(gòu)的振動模態(tài)隨機設(shè)置。
[0020]所述的信號轉(zhuǎn)化模塊包括信號調(diào)理電路和ADC模數(shù)轉(zhuǎn)化器；所述的信號調(diào)理電路的輸入端與傳感器連接，信號調(diào)理電路的輸出端與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)化器連接，ADC模數(shù)轉(zhuǎn)化器的輸出端與分析處理模塊連接。
[0021]如圖2所示，所述的信號調(diào)理電路包括電荷放大器、增益放大器和濾波器；所述的電荷放大器的輸入端與傳感器連接，電荷放大器的輸出端與增益放大器連接，增益放大器的輸出端與濾波器連接，濾波器的輸出端與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。
[0022]所述的分析處理模塊包括一個微控制器，微控制器的信號輸入端與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。
[0023]所述的分析處理模塊還包括顯示器、無線通信模塊、監(jiān)控中心、USB接口 ；微控制器的輸出端通過總線與顯示器連接，微控制器還通過無線通信模塊與監(jiān)控中心進行遠程通信，還通過USB接口外接輸入輸出設(shè)備或者存儲設(shè)備。
[0024]如圖3所示，基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)還包括一個供電模塊，所述的供電模塊包括太陽能控制器、太陽能電池組、蓄電池組和逆變器，太陽能電池組和蓄電池分別與太陽能控制器相連，太陽能控制器通過逆變器為各器件供電。
[0025]所述的激勵物體包括木槌、重球、高壓空氣槍和起振機。
[0026]( I)若傳感器設(shè)置于構(gòu)筑物的側(cè)面，并且構(gòu)筑物的底部適合激勵者站立，則通過激勵者使用木槌敲擊對構(gòu)筑物的側(cè)面施加動荷載；
[0027](2)若傳感器設(shè)置于構(gòu)筑物的側(cè)面，并且構(gòu)筑物的底部不適合激勵者站立，而構(gòu)筑物的頂部方便激勵者站立，則通過激勵者站在構(gòu)筑物頂部使用重球撞擊構(gòu)筑物側(cè)面施加動荷載；
[0028](3)若傳感器設(shè)置于構(gòu)筑物的側(cè)面，并且構(gòu)筑物的背后有土壓力作用，制約構(gòu)筑物的振動時，則通過設(shè)置于構(gòu)筑物頂部的起振機撼動的方式對構(gòu)筑物施加動荷載；
[0029](4)若傳感器設(shè)置于構(gòu)筑物的頂面，則激勵者通過高壓空氣槍激發(fā)的方式對構(gòu)筑物的頂面施加動荷載。
【主權(quán)項】
1.基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)，其特征在于:它包括多個設(shè)置于構(gòu)筑物表面的傳感器、對構(gòu)筑物施加動荷載的激勵物體、對傳感器獲取的時域波形信號進行轉(zhuǎn)化的信號轉(zhuǎn)化模塊和對信號進行分析處理的分析處理模塊；所述的傳感器的輸入端接收激勵物體對構(gòu)筑物施加動荷載的振動，傳感器的輸出端與信號轉(zhuǎn)化模塊連接，信號轉(zhuǎn)化模塊的輸出端與分析處理模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的信號轉(zhuǎn)化模塊包括信號調(diào)理電路和ADC模數(shù)轉(zhuǎn)化器；所述的信號調(diào)理電路的輸入端與傳感器連接，信號調(diào)理電路的輸出端與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)化器連接，ADC模數(shù)轉(zhuǎn)化器的輸出端與分析處理模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的信號調(diào)理電路包括電荷放大器、增益放大器和濾波器；所述的電荷放大器的輸入端與傳感器連接，電荷放大器的輸出端與增益放大器連接，增益放大器的輸出端與濾波器連接，濾波器的輸出端與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的分析處理模塊包括一個微控制器，微控制器的信號輸入端與ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的分析處理模塊還包括顯示器、無線通信模塊、監(jiān)控中心、USB接口 ；微控制器的輸出端通過總線與顯示器連接，微控制器還通過無線通信模塊與監(jiān)控中心進行遠程通信，還通過USB接口外接輸入輸出設(shè)備或者存儲設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)，其特征在于:它還包括一個供電模塊，所述的供電模塊包括太陽能控制器、太陽能電池組、蓄電池組和逆變器，太陽能電池組和蓄電池分別與太陽能控制器相連，太陽能控制器通過逆變器為各器件供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的激勵物體包括木槌、重球、高壓空氣槍和起振機。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的傳感器為加速度傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的加速度傳感器為ICP加速度傳感器。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于激勵狀態(tài)時響應譜特性的構(gòu)筑物病害檢測系統(tǒng)，它包括多個設(shè)置于構(gòu)筑物表面的傳感器、對構(gòu)筑物施加動荷載的激勵物體、對傳感器獲取的時域波形信號進行轉(zhuǎn)化的信號轉(zhuǎn)化模塊和對信號進行分析處理的分析處理模塊；所述的傳感器的輸入端接收激勵物體對構(gòu)筑物施加動荷載的振動，傳感器的輸出端與信號轉(zhuǎn)化模塊連接，信號轉(zhuǎn)化模塊的輸出端與分析處理模塊連接。本實用新型是應用構(gòu)筑物被激勵時所產(chǎn)生的響應譜特性進行其病害檢測的系統(tǒng)，適用于土木、交通、工民建以及山體護坡等各種各樣的構(gòu)筑物；能夠快速準確地判斷構(gòu)筑物的健全度，實時監(jiān)控其安全狀態(tài)；并且不會對構(gòu)筑物造成任何損壞。
【IPC分類】G01M7-02
【公開號】CN204514565
【申請?zhí)枴緾N201520250505
【發(fā)明人】曹大明, 羅休
【申請人】成都暢達通地下工程科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月23日