一种便携式无线静态应变测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种便携式无线静态应变测量系统，其包含：一个手持无线接收器和多个无线静态应变传感器；传感器用于采集测点处的应变信息，并将处理后的信息无线传输给手持无线接收器；接收器负责组建无线传感器网络，并收集、显示和存储应变数据。其优点是：采用较新的芯片技术，低功耗策略和便携化设计，实现了应变检测的高分辨率、大量程、便携和长电池使用寿命的特点，并且传感器布置灵活、数量可调、与应变测点间只需短导线连接，而接收器不依赖外部计算机就可实现信息的显示和存储；提高了测量效率，降低了劳动强度，适合应用于港口机械金属结构的健康监测等分布式应变检测场合。

A Portable Wireless Static Strain Measurement System

The invention discloses a portable wireless static strain measurement system, which comprises a handheld wireless receiver and multiple wireless static strain sensors; the sensor is used to collect strain information at the measuring point and transmit the processed information to the handheld wireless receiver wirelessly; the receiver is responsible for forming a wireless sensor network and collecting, displaying and storing strain data. Its advantages are: adopting new chip technology, low power consumption strategy and portable design, realizing the characteristics of high resolution, large range, portable and long battery life of strain detection, flexible sensor arrangement, adjustable number, and only short wire connection with strain measurement points, while the receiver can display and store information without relying on external computer; Quantitative efficiency reduces labor intensity and is suitable for distributed strain detection occasions such as health monitoring of metal structures of port machinery.

【技术实现步骤摘要】
一种便携式无线静态应变测量系统
本专利技术涉及仪器仪表
，具体涉及一种便携式无线静态应变测量系统。
技术介绍
港口机械金属结构的疲劳断裂事故是港口机械结构失效的主要原因，而且这类事故通常会造成重大的财产损失，甚至带来人员的伤亡。对关键金属结构进行定期的应力测试是港口机械金属结构健康评估的常用方法，并且其中的很多测试，如拉杆应力测试、大梁应力测试等，是由静态应变仪完成的。在应力的作用下，金属结构会产生微观形变，称为应变。依靠粘结剂的紧固连接，位于金属表面的电阻应变片也会产生相同的应变，并产生电阻应变效应，将被测对象的应变转换为应变片电阻值的变化，并且在静态应变的范畴内应变片电阻的变化频率通常不高于1Hz。静态应变仪通过将应变片电阻的变化转变为电压的变化，并且经过信号放大、滤波、调零、模数转换、存储和显示等功能，实现被测金属结构的健康评估。目前，检测行业多采用传统有线式应变测试系统，即使用金属导线将分散的多个测点上的电阻应变片与应变仪连接起来。这种测量方式在港口机械金属结构的应力测量中存在制约测试效率和精度的问题，例如测试过程中的布线和拆除工作繁重且危险，测试人员需要接受专业的训练本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式无线静态应变测量系统，其特征在于，包含：1个手持无线接收器和多个无线静态应变传感器，共同组成基于ZigBee技术的无线传感器网络；其中，手持无线接收器，作为协调器用于发起、组件和维护基于ZigBee的无线传感器网络，并通过无线传感器网络接收、存储无线静态应变传感器上传的应变数据并进行显示；无线静态应变传感器用于采集对应待测点处的应变信息，并将应变信息与自身传感器编号信息所构成的应变数据发送给手持无线接收器；也可以作为中继节点转发其他无线静态应变传感器的应变数据。

【技术特征摘要】
1.一种便携式无线静态应变测量系统，其特征在于，包含：1个手持无线接收器和多个无线静态应变传感器，共同组成基于ZigBee技术的无线传感器网络；其中，手持无线接收器，作为协调器用于发起、组件和维护基于ZigBee的无线传感器网络，并通过无线传感器网络接收、存储无线静态应变传感器上传的应变数据并进行显示；无线静态应变传感器用于采集对应待测点处的应变信息，并将应变信息与自身传感器编号信息所构成的应变数据发送给手持无线接收器；也可以作为中继节点转发其他无线静态应变传感器的应变数据。2.如权利要求1所述的便携式无线静态应变测量系统，其特征在于，所述的手持无线接收器包含：第一壳体，包含上盖板和下盖板，通过螺钉连接在一起；第一电池模块；第一天线，作为无线射频能量发射与接收的媒介；第一ZigBee模块，连接第一天线以及控制电路板，作为协调器负责无线传感器网络的发起、组建和维护，以及用于接收无线静态应变传感器上传的应变数据；控制电路板，通过螺钉安装在第一壳体内部，连接第一电池模块和第一ZigBee模块，包含控制器模块，显示模块，存储模块，按键模块，串口通信模块和电源模块；所述控制器模块，连接第一ZigBee模块，与第一ZigBee模块建立通讯以接收第一ZigBee模块发送过来的应变数据；所述显示模块，连接控制器模块，用于对第一ZigBee模块接收到的应变数据进行显示；所述存储模块，连接控制器模块，用于存储第一ZigBee模块接收到的应变数据并组成应变信息文件；所述按键模块，连接控制器模块，用于调整显示模块的显示内容；所述串口通信模块，连接控制器模块以及外部计算机，用于手持无线接收器与外部计算机的数据传输；所述电源模块，用于电压保护、电源反向保护、电压指示以及供电，其分别连接第一电池模块、第一ZigBee模块、控制器模块、显示模块、存储模块、按键模块以及串口通信模块；其中，所述的控制器模块运行的程序包含：通讯单元，连接第一ZigBee模块，用于控制器模块接收第一ZigBee模块发送过来的应变数据；应变传感器队列单元，连接液晶显示单元以及通讯单元，通过链表技术保存当前网络中存在的传感器编号和第一ZigBee模块最新接收到的应变数据，使每一链表节点唯一对应一个传感器标号和该传感器的最新应变信息；串口通讯单元，连接应变传感器队列单元以及串口通信模块，用于在手持无线接收器接收无线应变传感器的应变数据的同时将应变数据同步传输到外部计算机，也可在手持无线接收器空闲时将存储模块中的应变信息文件传输到外部计算机；读写单元，分别连接通讯单元、串口通讯单元以及存储模块，用于在第一ZigBee模块接收应变数据时，控制器模块依次将应变数据存储到存储模块中；功能按键监测单元，连接按键模块，用于采集按键模块输入的按键操作；液晶显示单元，连接显示模块、功能按键监测单元以及应变传感器队列单元，用于根据按键模块的按键操作相应调整显示模块上的显示内容；电池电压监测单元，连接电源模块，用于通过模数转换功能监测第一电池模块的电压，并控制电池模块进行电压指示。3.如权利要求2所述的便携式无线静态应变测量系统，其特征在于，所述的无线静态应变传感器包含：第二壳体，包括连接筒，底座和端盖，通过螺钉连接在一起；磁座，通过螺纹连接到第二壳体中的底座，用于将无线静态应变传感器吸附于相应测点附件的钢结构上；第二电池模块；第二天线，通过天线座的螺纹连接到第二壳体中的端盖，并通过导线连接到第二ZigBee模块；外部电阻应变片，连接电源电路和信号调理电路，并与信号调理电路中的精密电阻构成直流电桥，用于测量测点处的应变信号，并将应变信号转...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚海庆，杨勇生，林康康，马琳，王康，迟景成，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海,31