The structure of health detection device and method based on pulse radar, the invention relates to the technical field of structure health monitoring. The feasibility of solving the existing technology solutions, the communication structure do not have a strong anti-interference ability and high cost of technical problems. The invention mainly comprises a sensing module and a communication module; the sensing module used for the radar measurement is composed of a radar pulse generator, a pulse storage capacitor, a switch circuit, a passive sensor group and a timing module. The invention is used for structural health monitoring of bridges and buildings.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构体健康监测
,具体涉及基于雷达脉冲的结构体健康检测装置及其方法。
技术介绍
结构体健康监测(Structural Health Monitoring,SHM)定义为对工程结构的损伤监测和特性描述。这是一个近20年来新兴的概念。其主要专注的领域是基础设施的健康状况,包括建筑物、桥梁、隧道以及航空工业。此外在水下管道系统(油管、光纤等)、高速公路、机械、医疗和电路板方面也有相关应用。2007年,美国,I-35公路桥梁由于超负荷而坍塌;2009年,德国,城市历史档案馆由于地基形变坍塌;这两个案例都是由于缺乏结构体健康监测而导致的基础设施坍塌。其中的建筑物和桥梁分别由于地基形变和过度形变而导致的坍塌。美国克里夫兰的一架已经使用了50年的旧高速公路桥梁。该座桥梁在2009年被诊断出主钢筋损坏以及过度形变。之后,在2014年这座桥梁被拆除并重建。传感器典型的感知参数(测量参数)有应变、压力、温度、倾斜率、湿度、腐蚀、振动、压强和水平程度。这些参数通过各式传感器采集得来,包括:风速计、加速度计、动态和静态应变片、位移传感器、温度传感器、全球定位系统、水平传感器、动态称重设备、气压计、雨量计、湿度计、腐蚀传感器、数字摄像机和电磁传感器。目前,由于高昂的成本开销,结构体健康监测系统仅仅应用在一些至关重要的大型桥梁和重要的摩天大楼上。在众多桥梁中以香港昂船洲大桥为例,这座大桥上安装有风力和结构体健康监测系统,是世界上最昂贵的数字化桥梁之一。在建筑物方面,以世界上最高的哈利法塔为例。香港昂船洲大桥上总共安装有1723个监测传感器节点。其中有82%(14 ...
【技术保护点】
基于雷达脉冲的结构体健康检测装置,包括电源,其特征在于,还包括偶极子天线,用于通信和能量吸收,匹配接收射频信号;通信控制模块,接收偶极子天线匹配输出的射频信号;传感器组,用于采集结构体的应力变化信息;外接传感器模块,连接电源,输出雷达脉冲信号至传感器组并接收传感器组输出的应力传感信号;其中,所述的通信控制模块,控制所述外接传感器模块选择地输出雷达脉冲信号并接收所述外接传感器模块输出的反馈信号;其中,所述的偶极子天线还弹射由所述通信控制模块调制的反向散射射频信号。
【技术特征摘要】
1.基于雷达脉冲的结构体健康检测装置,包括电源,其特征在于,还包括偶极子天线,用于通信和能量吸收,匹配接收射频信号;通信控制模块,接收偶极子天线匹配输出的射频信号;传感器组,用于采集结构体的应力变化信息;外接传感器模块,连接电源,输出雷达脉冲信号至传感器组并接收传感器组输出的应力传感信号;其中,所述的通信控制模块,控制所述外接传感器模块选择地输出雷达脉冲信号并接收所述外接传感器模块输出的反馈信号;其中,所述的偶极子天线还弹射由所述通信控制模块调制的反向散射射频信号。2.根据权利要求1所述的基于雷达脉冲的结构体健康检测装置,其特征在于,所述的外接传感器模块,包括主控模块,用于提供控制、通信和处理,由通信控制模块控制;雷达脉冲发生器,用于提供传感器组信号源,接收主控模块输出的第一控制信号;雷达脉冲存储电容,接收并存储雷达脉冲发生器输出的雷达脉冲信号;开关电路,接收主控模块输出的选择信号并选择地释放雷达脉冲存储电容的雷达脉冲信号至传感器组;计时模块,用于测量雷达脉冲飞行时间,接收传感器组输出的应力传感信号;高频时钟晶振,用于提供采样基准,输出高频计时基准时钟至计时模块;系统时钟晶振,用于提供工作基准,输出工作基准时钟至主控模块;通信模块,接收通信控制模块输出的第二控制信号或输出反馈信号至通信控制模块。3.根据权利要求2所述的基于雷达脉冲的结构体健康检测装置,其特征在于,所述的传感器组,选用无源传感器组,无源传感器组其中包括温度传感器和应力传感器,采集结构体的温度变化信息和被动地采集经结构体回响的应力变化信息;所述的外接传感器模块,还包括温度补偿模块,温度补偿模块接收主控模块输出的简易雷达脉冲信号并且其还输出补偿脉冲信号至计时模块。4.根据权利要求1所述的基于雷达脉冲的结构体健康检测装置,其特征在于,所述的通信控制模块,包括阻抗匹配模块,匹配射频信号频率;能量采集模块,接收阻抗匹配模块匹配到的射频信号;能量管理模块,接收能量采集模块转换输出的直流电压;时钟晶振,用于提供基准时钟,由能量管理模块供电;EPC协议执行模块,由能量管理模块供电;解调器,接收阻抗匹配模块匹配到的射频信号并解调输出的数字基带信号至EPC协议执行模块;调制器,接收EPC协议执行模块输出的基带信息,根据基带信息切换偶极子天线工作状态,从而将基带信息调制加载于反向散射射频信号。5.根据权利要求4所述的基于雷达脉冲的结构体健康检测装置,其特征在于,所述的能量采集模块,包括射频-直流转换器和电荷泵,电荷泵提升射频-直流转换...
【专利技术属性】
技术研发人员:鲁力,李松璠,
申请(专利权)人:成都布阿泽科技有限公司,
类型:发明
国别省市:四川;51
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