一種內置式無線傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內置傳感器，尤其涉及一種用來測量結構內部的內置式無線傳感器。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)如今，伴隨交通運輸?shù)然A設施的建設，高墩大跨結構在經(jīng)濟發(fā)展中的作用越來越重要，在役結構的檢測也成為判斷結構性能的一個必不可缺的方法和手段。傳統(tǒng)檢測方法依靠表面粘貼或者局部破損的方式來檢測結構內部狀況;或者依靠預先埋設應變片，通過大量的導線來傳遞數(shù)據(jù)信號。這樣的方式要么不能直接接觸到結構內部，要么會給結構帶來局部的破壞。與此同時，大量的導線一方面會加大經(jīng)濟的投入，另外一方面由于導線自身的信號損耗和干擾會給結構檢測帶來不小的誤差。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明主要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術和不足中提供一種可以內置式的慣性無線傳感器，其結構設計合理，投入成本低，施工方便并且壽命長、效率高、使用效果好，能夠有效解決現(xiàn)有檢測傳感器等不能長期有效穩(wěn)定的測量結構某一特征值的缺陷和現(xiàn)有傳感器接線問題帶來的影響。
[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明采用的方案是:一種內置式無線傳感器，其特征在于:本發(fā)明由內置蓄電池、慣性發(fā)電機、慣性開關、功能傳感器、無線發(fā)射模塊、控制板、防護罩、支撐結構組成;其中慣性發(fā)電機、慣性開關、蓄電池、控制板、固定于支撐結構之上，功能傳感器依據(jù)其不同功能作用于高墩大跨結構外表面或者內部；傳感器利用導線和控制板相連；內置蓄電池、慣性發(fā)電機、慣性開關、功能傳感器、無線發(fā)射模塊、控制板、支撐結構置于防護罩內部。
[0005]上述一種內置式無線傳感器，其特征是:由于風力、外部荷載、地動力作用結構會發(fā)生微笑晃動，慣性發(fā)電機通過內部振子可以感知結構晃動，并隨著晃動產生電量，實現(xiàn)系統(tǒng)的自行供電，所產生的電量可供系統(tǒng)自主運行，并且供給蓄電池充電。
[0006]上述一種內置式無線傳感器，其特征是:慣性開關可以隨著結構振動控制整個系統(tǒng)工作狀態(tài)的啟閉。
[0007]上述一種內置式無線傳感器，其特征是:控制板包含主控制器、相關電路、無線模塊、時鐘模塊;依靠控制器，可以進行簡單的數(shù)據(jù)預處理并將傳感器采集得到的數(shù)據(jù)通過無線模塊發(fā)射給外部接收器;控制器為可編程控制器，內部燒錄預編好的數(shù)據(jù)采集程序和數(shù)據(jù)轉換程序。
[0008]上述一種內置式無線傳感器，其特征是:功能傳感器是系統(tǒng)的重點部分，用來測量結構數(shù)據(jù)，采用的傳感器的各種系數(shù)由結構計算參數(shù)所決定，在使用前必須經(jīng)過標定，并且將相關的參數(shù)輸入控制板內的控制器。
[0009]上述一種內置式無線傳感器，其特征是:慣性發(fā)電機為系統(tǒng)的能源模塊，其主體為偏心系統(tǒng)，當偏心系統(tǒng)隨結構位移產生位置變化系統(tǒng)發(fā)電。
[0010]上述一種內置式無線傳感器，其特征是:蓄電池和慣性發(fā)電機是整個系統(tǒng)的能源供給單元，其中單個蓄電池能夠支持15-20年的工作壽命，當工作期滿后可以采用備用蓄電池進行替換;慣性電機設計為不低于100年的使用壽命。
[0011]上述一種內置式無線傳感器，其特征是:無線模塊是實時通信模塊，可以和外部控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳遞。其中電氣部分集成在主控版上;無線發(fā)射天線集成在保護罩上，通過導線和控制板相連。
[0012]上述一種內置式無線傳感器，其特征是:時鐘控制器可以實時反饋時間信號給主控制器。
[0013]上述一種內置式無線傳感器，其特征是:慣性電機可以對蓄電池進行充電。
[0014]上述一種內置式無線傳感器，其特征是:控制器的程序為預先編輯的代碼，通過燒錄的方式燒錄，相關程序包含檢測命令和執(zhí)行命令，利用控制程序可以完成蓄電池的充放電功能、功能傳感器參數(shù)的識別、功能傳感器參數(shù)的轉換、無線模塊的激活及數(shù)據(jù)傳輸功會K。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比有以下優(yōu)點:
1.結構簡單、設計合理，且體積小，重量輕，依靠無線技術進行數(shù)據(jù)傳遞，節(jié)省了大量導線的經(jīng)費；
2.數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，無信號干擾現(xiàn)象發(fā)生；
3.由于傳感器的內置，在實際使用時候無需搭架子、接線等繁雜的工程順序，使用過程中人力成本較低；
4.由于依靠無線可以和電腦直接進行數(shù)據(jù)傳輸，將大量的數(shù)據(jù)傳遞和整理的工作直接交給電腦來進行操作，中間過程的信號損失減少，有助于更加準確的判斷結構工作情況；
綜上所述，本發(fā)明具有結構合理，加工制作及安裝方便等好處，實際使用中，操作簡便，信號處理效果好，測量準確、解決了現(xiàn)有問題中的不足。
[0016]下面通過附圖和事例，對本發(fā)明的技術方案做一個詳細的描述。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明結構示意圖。
[0018]附圖1標記說明:
1-保護罩；2 -功能傳感器；3 -蓄電池；
4 -慣性發(fā)電機；5 -控制器；6—慣性開關；
7 —天線；8 —無線模塊；9—控制板；
10 —支撐結構。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，本發(fā)明包括內置蓄電池3、慣性發(fā)電機4、慣性開關6、功能傳感器2、無線模塊8、控制板9、防護罩1、支撐結構10組成;其中內置蓄電池3、慣性發(fā)電機4、慣性開關6、功能傳感器2、無線模塊8、控制板9固定于內部支撐結構10之上，無線發(fā)射天線7固定于防護罩I上，依靠導線和控制板9相連;控制板9包含控制器5、時鐘模塊、無線模塊8，其他部分依靠導線和控制器相連。使用中，慣性發(fā)電機4首先做動，驅動慣性6開關進行通電，內置控制器5執(zhí)行嵌入程序，判斷各個功能模塊是否工作正常后進行數(shù)據(jù)采集、轉換和傳輸工作。
[0020]本實施例中，系統(tǒng)經(jīng)過測試功能無誤后，依靠保護罩I進行保護，隨著混凝土的澆筑一起埋置于構建內部。埋置過程中，需要按照設計好的方向進行定位。
[0021]本實施例中，當構件驗收合格交付使用后，伴隨外部荷載激勵，結構會產生一定的位移，此時慣性發(fā)電機4開始做動發(fā)電。
[0022]本實例中，當慣性發(fā)電機4開始作動給電路通過點后，慣性開關切換至通路狀態(tài)，系統(tǒng)進入自檢狀態(tài)，自檢完成后各個功能模塊開始工作。
[0023]本實例中，功能傳感器2是本系統(tǒng)的主要功能結構，當系統(tǒng)開始工作后功能傳感器執(zhí)行具體功能，并將測量得到的數(shù)據(jù)以電流的形式反饋給控制器5。
[0024]本實例中，控制器5為系統(tǒng)的核心控制模塊，相關控制程序由系統(tǒng)設計者預先編制好燒錄進控制器rom，工作中，由控制器主動讀取并執(zhí)行相關指令。
[0025]本實例中，控制器5獲取功能傳感器的數(shù)據(jù)信號后，將具體信號轉換為數(shù)字信號后，將數(shù)據(jù)實時通過無線模塊發(fā)送給外部接收器。
[0026]本實例中，無線發(fā)射天線7內置于保護罩I內側，通過導線和無線模塊相連。
[0027]本實例中，支撐結構10是結構的內部支撐，是整個系統(tǒng)的骨架，所有的功能部件都固定于支撐結構之上。
[0028]以上所述，近視本發(fā)明的較佳實施實例，并非對本發(fā)明做任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術實質對以上實施實例進行任何形式的修改，變更以及等效結構變換，均仍然屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。
【主權項】
1.一種內置式無線傳感器，其特征在于，包括:保護罩(I)、功能傳感器(2)、蓄電池(3)、慣性發(fā)電機(4)、控制器(5)、慣性開關(6)、天線(7)、無線模塊(8)、控制板(9)、支撐結構(10);其中支撐結構(10)固定于防護罩(I)的下半部，結構間隙間安裝蓄電池(3)，功能傳感器(2)，慣性發(fā)電機(3)、控制板(9)依靠螺栓等機械手段固定于支撐結構(10)上，控制器(5)、慣性開關(6)、無線模塊(8)依靠SMT制程布設于控制板(9)上，控制板(9)內部設計有多層電路，將控制器(5)和各個功能模塊連接;天線(7)固定于保護罩上部內側，依靠導線和無線模塊直接相連。2.按照權利要求1所屬的一種內置式無線傳感器，其特征在于:所屬保護罩(I)為金屬腔形構件，分為上下兩個部分，兩部分交界處，設有密封槽防止水汽等滲入。3.按照權利要求1所屬的一種內置式無線傳感器，其特征在于:慣性發(fā)電機(3)為系統(tǒng)的能源模塊，其結構為偏心系統(tǒng)，當偏心系統(tǒng)隨測量結構位移產生位置變化后發(fā)電機開始發(fā)電。4.按照權利要求1所屬的一種內置式無線傳感器，其特征在于:控制器(5)為可編程控制器，設計人員預先設計好相關的工程程序并燒錄進控制器rom，系統(tǒng)開始工作后，控制器執(zhí)行相關代碼，主要功能是實現(xiàn)對功能傳感器的數(shù)據(jù)處理和轉換，并將功能傳感器數(shù)據(jù)打包經(jīng)由無線模塊發(fā)送給外部接收器。5.按照權利要求1所屬的一種內置式無線傳感器，其特征在于:功能傳感器(2)為系統(tǒng)的功能部件，用來測量具體結構參數(shù)。6.按照權利要求1所屬的一種內置式無線傳感器，其特征在于:無線模塊(8)為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送模塊，經(jīng)由該模塊，將系統(tǒng)信息和傳感器測量數(shù)據(jù)傳輸給外部控制器。7.按照權利要求1所屬的一種內置式無線傳感器，其特征在于:慣性開關(6)為系統(tǒng)工作開關，依靠開關可以控制系統(tǒng)工作狀態(tài)，并且切換發(fā)電機(4)對蓄電池(4)的的充放電。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種結構用的內置式無線傳感器，包括保護罩和置于保護罩內部的內置蓄電池、慣性發(fā)電機、慣性開關、功能傳感器、無線發(fā)射模塊、控制板、防護罩、支撐結構。其中慣性發(fā)電機為系統(tǒng)的能源模塊，實現(xiàn)系統(tǒng)的自主供電；依靠傳感器對結構內部相關功能參數(shù)進行測量，并將所測得的數(shù)據(jù)通過無線模塊傳送給外部接收器；該系統(tǒng)可以跟隨結構位移自主發(fā)電，所產生的電量可以供給系統(tǒng)正常工作，并對蓄電池進行充電。本發(fā)明結構設計合理，加工制作和安裝布設方便，使用操作簡單，所測得的數(shù)據(jù)真實可靠，并且中間沒有導線對測量數(shù)據(jù)的影響，可以真實準確的將數(shù)據(jù)傳遞給終端系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，有效解決了傳統(tǒng)測量方式對于線材的依賴和線材帶來的信號衰減、信號干擾等影響。
【IPC分類】G08C17/02
【公開號】CN105551219
【申請?zhí)枴緾N201511016486
【發(fā)明人】谷偉, 王圣萍, 沈朔望
【申請人】鹽城工學院
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月31日