一种声屏障螺栓松动快速检测方法技术

本发明专利技术公开了一种声屏障螺栓松动快速检测方法，包括如下步骤：1）在声屏障的钢立柱（2）表面安装加速度传感标签（7）；2）利用RFID读写器（8）采集钢立柱（2）的加速度响应时程；3）对采集的加速度响应时程实施时频分析，获得钢立柱（2）的振动基频；4）对振动基频实施差异分析，根据基频的变化判断钢立柱（2）的螺栓是否松动。本发明专利技术基于振动理论和无线射频识别技术，为螺栓松动检测提供了新的思路，既解决了传统无线传感的电源待机时长不足的难题，便于长期监测，又可实现对大规模声屏障螺栓松动的快速检测，自动化水平高、操作方便、成本低、不会影响交通、有效保障检测人员的生命安全，具有重要的社会和经济效益。

A fast detection method for bolt loosening of sound barrier

【技术实现步骤摘要】
一种声屏障螺栓松动快速检测方法
本专利技术属于工程结构养护/监测
，具体涉及的是一种声屏障螺栓松动快速检测方法。
技术介绍
公路、铁路等车辆行驶过程中会产生很大的噪声，对周边环境影响较大，因此，在途径建筑密集区一般会采用安装声屏障以减小噪声的影响。声屏障一般通过地脚螺栓与地面或桥梁连接，在长期振动荷载作用下，螺帽容易出现松动从而导致锚固力不足，可能产生声屏障设施倒塌造成事故。目前，对于螺栓松动的检测方法一方面主要是人工检查，但这种方法速度慢、无法满足长距离检测需求，甚至影响交通和检测人员的生命安全；另一方面，主要通过在螺帽与被连接构件之间安装压电感应元件，监测螺栓在使用过程中螺杆的张力大小变化来判断螺栓是否松动，这种方法不仅要求垫片具有极大的抗压强度，而且安装垫片后反而会导致螺栓结构的强度发生改变，存在一定的安全隐患。中国专利技术专利CN201910229125.4公开了一种基于RFID及位移传感器的高铁螺栓松动检测系统及方法，通过位移传动装置将螺栓的松动位移转换为直线位移，利用位移传感器获取直线位移数据，微处理器将接收到的直线位移数据与预设阈值比较，当超过预设阈值，则开启RFID读写器读取RFID标签，若存在与位移传感器对应的RFID标签，则通过通信模块向服务器发送包括直线位移数据及对应的RFID标签信息的第一告警信息，提示螺栓松动；若不存在，则微处理器向服务器发送RFID标签脱落的第二告警信息。该专利公开的技术方案，需要在每一个螺栓上设置RFID标签和位移传动装置，在高铁车底设置RFID读写器、位移传感器、微处理器、通信模块及服务器，要满足RFID读写器、位移传感器及通信模块分别与微处理器连接，微处理器通过通信模块与服务器通信连接等各项连接。该方案虽然能够精确地检测各个螺栓的松动情况，但存在结构复杂、操作不方便、成本过高等缺陷，并不适用于对精度要求一般且长距离的声屏障螺栓松动检测过程。
技术实现思路
为克服现有技术存在的螺栓松动检测速度慢、无法满足长距离检测需求、结构复杂、成本过高等问题，本专利技术基于振动理论和无线射频识别技术（RFID），提出了一种螺栓松动的快速检测方法。RFID是自动识别技术的一种，通过无线电波不接触快速信息交换和存储技术，通过无线通信结合数据访问技术，然后连接数据库系统，加以实现非接触式的双向通信，从而达到了识别的目的，用于数据交换，串联起一个极其复杂的系统。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种声屏障螺栓松动快速检测方法，包括如下步骤：1）在声屏障的钢立柱表面安装加速度传感标签；2）利用RFID读写器采集钢立柱的加速度响应时程；3）对采集的加速度响应时程实施时频分析，获得钢立柱的振动基频；4）对振动基频实施差异分析，根据基频的变化判断钢立柱的螺栓是否松动。进一步的，步骤1）中所述的加速度传感标签是一种基于无线射频识别技术的电子标签，工作时不需要电源供给。进一步的，步骤1）中所述的加速度传感标签通过焊接的方式安装在钢立柱的表面，且安装位置为高于路面1m以上的范围。进一步的，步骤2）中所述的RFID读写器，工作频率大于900MHz，识别距离不小于10m。进一步的，步骤2）中所述的RFID读写器安装在检测汽车或火车的车顶上。进一步的，步骤4）中所述根据基频的变化判断钢立柱的螺栓是否松动，是当声屏障的地脚螺栓松动以后，钢立柱的地脚约束发生明显变化，会引起振动模态的改变，钢立柱的振动基频会发生显著变化。进一步的，步骤1）中所述的声屏障由屏障板、钢立柱、混凝土基础、螺杆、螺帽和锚固钢板组成，屏障板卡在两根钢立柱之间，钢立柱的下部通过螺杆、螺帽和锚固钢板与混凝土基础锚固，其中螺杆下部预埋在混凝土基础内，并穿过钢立柱和锚固钢板上的螺孔，通过螺帽拧紧实现锚固。本专利技术所述检测方法的基本原理是，当声屏障的地脚螺栓松动以后，钢立柱的地脚约束发生明显变化，会引起振动模态的改变，即钢立柱的振动基频会发生显著变化，通过测量钢立柱的加速度并解析振动基频，就能判断螺栓松动情况。本专利技术具有以下积极的效果：1）本专利技术利用振动理论和无线射频识别技术，为公路、铁路等声屏障设施的螺栓松动检测提供了一种新的方法。在识别系统中，通过电磁波实现电子标签的读写与通信，且基于RFID技术开发的加速度传感标签，无需电源供给，解决了传统无线传感的电源待机时长不足的难题，便于长期监测。2）本专利技术采用的RFID读写器识别距离远、且安装在检测汽车或火车的车顶上，可实现对大规模声屏障螺栓松动的快速检测，为保障基础设施安全提供技术支撑。3）本专利技术的方法自动化水平高，操作方便，成本低，不会影响交通，有效保障检测人员的生命安全，具有重要的社会和经济效益。附图说明图1为本专利技术的声屏障螺栓松动快速检测示意图。图中标号说明：1、屏障板，2、钢立柱，3、混凝土基础，4、螺杆，5、螺帽，6、锚固钢板，7、加速度传感标签，8、RFID读写器。具体实施方式实施例1如图1所示，一般声屏障由屏障板1、钢立柱2、混凝土基础3、螺杆4、螺帽5和锚固钢板6组成，屏障板1卡在两根钢立柱2之间，钢立柱2的下部通过螺杆4、螺帽5和锚固钢板6与混凝土基础3锚固，其中螺杆4下部预埋在混凝土基础3内，并穿过钢立柱2和锚固钢板6上的螺孔，通过螺帽5拧紧实现锚固。在振动荷载的反复作用下，螺帽5会出现松动从而导致锚固失效。此时钢立柱2的地脚约束发生明显变化，会引起振动模态的改变，即钢立柱2的振动基频会发生显著变化，通过测量钢立柱2的加速度并解析振动基频，就能判断螺栓松动情况。实施一种声屏障螺栓松动快速检测方法，包括如下步骤：1）在声屏障的钢立柱2表面安装加速度传感标签7；2）利用RFID读写器8采集钢立柱2的加速度响应时程；3）对采集的加速度响应时程实施时频分析，获得钢立柱2的振动基频；4）对振动基频实施差异分析，根据基频的变化判断钢立柱2的螺栓是否松动，即从所测数据中筛选出基频明显偏低的加速度传感标签7对应的钢立柱2，再判断其螺栓是否松动。上述方法中，步骤1）中所述的加速度传感标签7是一种基于无线射频识别技术的电子标签，工作时不需要电源供给，解决了传统无线传感的电源待机时长不足的难题，便于长期监测。所述的加速度传感标签7可以通过焊接的方式安装在钢立柱2的表面，且安装位置为高于路面1m以上的范围，优选为1m-2m。钢立柱2的振动幅度一般会自上而下减小，此高度一方面可以准确测量钢立柱2振动时的加速度值；另一方面不仅方便安装，而且与检测汽车或火车车顶的高度相当，可以减小加速度传感标签7与安装在车顶上的RFID读写器8的直线距离，缩短信号传输距离和采集时间，加快检测速度。上述方法中，步骤2）中所述的RFID读写器8，工作频率大于900MHz，识别距离不小于10m，确保检测车辆在不靠路边车道行驶的时候，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声屏障螺栓松动快速检测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1）在声屏障的钢立柱（2）表面安装加速度传感标签（7）；/n2）利用RFID读写器（8）采集钢立柱（2）的加速度响应时程；/n3）对采集的加速度响应时程实施时频分析，获得钢立柱（2）的振动基频；/n4）对振动基频实施差异分析，根据基频的变化判断钢立柱（2）的螺栓是否松动。/n

【技术特征摘要】
1.一种声屏障螺栓松动快速检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）在声屏障的钢立柱（2）表面安装加速度传感标签（7）；
2）利用RFID读写器（8）采集钢立柱（2）的加速度响应时程；
3）对采集的加速度响应时程实施时频分析，获得钢立柱（2）的振动基频；
4）对振动基频实施差异分析，根据基频的变化判断钢立柱（2）的螺栓是否松动。


2.根据权利要求1所述的一种声屏障螺栓松动快速检测方法，其特征在于：步骤1）中所述的加速度传感标签（7）是一种基于无线射频识别技术的电子标签，工作时不需要电源供给。


3.根据权利要求2所述的一种声屏障螺栓松动快速检测方法，其特征在于：步骤1）中所述的加速度传感标签（7）通过焊接的方式安装在钢立柱（2）的表面，且安装位置为高于路面1m以上的范围。


4.根据权利要求1所述的一种声屏障螺栓松动快速检测方法，其特征在于：步骤2）中所述的RFID读写器（8），工作频率大于900MHz，...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐永圣，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32