【技术实现步骤摘要】
基于微波全场感知的桥梁拉索群索力同步监测系统及方法
本专利技术涉及的是一种土木工程测试领域的技术，具体是一种基于微波全场感知的桥梁拉索群索力同步监测系统及方法。
技术介绍
现有的机器人辅助桥梁拉索索力检测技术是通过沿索缆攀爬过程中对索缆表面与内部进行检测，但这种工业机器人较为笨重，智能化程度不高，设备成本较高，测量耗时。另外基于索力与拉索的固有频率之间的数学关系，通过振动频率测量方法，以加速度传感器和基于光纤传感为代表的桥梁拉索索力监测方法可以实现在线监测，但是只能实现某根拉索某一位置的单点测试，当进行多根拉索或某根拉索多点测试时需要布置多个加速度传感器或光纤光栅振动传感器组实现拉索索力的分布式测量，然而这种接触式的振动测量方法需要较为复杂的传感器安装，组网布线复杂，测试耗时费力。非接触式测量中主要有基于视频的拉索振动监测方法，但是这种方法易受光线等环境因素影响，测量精度较低，频率响应带宽受限；而现有的基于微波雷达的索力监测方法受限于发射带宽，距离分辨率较低，静态杂波干扰、邻近多分量耦合及同距离单元分量混叠干扰问题突...
【技术保护点】
1.一种基于微波全场感知的桥梁拉索群索力同步监测系统，其特征在于，包括：用于发射和接收线性调频连续波微波信号的微波雷达前端、处理器模块和显示与保存模块，其中：处理器模块包括：用于同步采集微波雷达前端输出的多通道基带信号的信号采集子模块、用于对多通道基带信号进行处理并同步提取拉索群多拉索的振动位移时间序列的信号处理子模块和用于对多拉索的振动位移时间序列信号进行特征分析、计算多拉索的索力并评估拉索索力异常与损伤风险的特征分析子模块，显示与保存模块显示包括多拉索全场测点分布热图、多拉索振动响应测量结果及多拉索索力在内的信息，并用于保存拉索群多拉索索力的测量结果和预警分析结果。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于微波全场感知的桥梁拉索群索力同步监测系统，其特征在于，包括：用于发射和接收线性调频连续波微波信号的微波雷达前端、处理器模块和显示与保存模块，其中：处理器模块包括：用于同步采集微波雷达前端输出的多通道基带信号的信号采集子模块、用于对多通道基带信号进行处理并同步提取拉索群多拉索的振动位移时间序列的信号处理子模块和用于对多拉索的振动位移时间序列信号进行特征分析、计算多拉索的索力并评估拉索索力异常与损伤风险的特征分析子模块，显示与保存模块显示包括多拉索全场测点分布热图、多拉索振动响应测量结果及多拉索索力在内的信息，并用于保存拉索群多拉索索力的测量结果和预警分析结果。
2.根据权利要求1所述的桥梁拉索群索力同步监测系统，其特征是，所述的微波雷达前端包括：至少一个发射天线、多个接收天线以及线性调频连续波微波信号源、功分器、功率放大器、低噪声放大器、混频器和低通滤波器组件，其中：接收天线等间隔线性阵列分布；
所述的接收天线的间距小于或等于发射微波信号载波波长的一半；当发射天线为多个时，依据分时发射复用原则进行空间布局，产生成倍增加的等效虚拟接收通道。
3.根据权利要求2所述的桥梁拉索群索力同步监测系统，其特征是，所述的线性调频连续波微波信号源与功分器相连传输线性调频载波信号，功分器一端与功率放大器相连，一端与混频器相连并传输本振信号；功率放大器与发射天线相连并传输放大的线性调频载波信号，接收天线与低噪声放大器相连，低噪声放大器与混频器相连并传输放大的接收信号，混频器的输出端与低通滤波器相连并产生中频基带信号；线性调频连续波微波信号源的信号经过功分器分为两路，一路经过功率放大器连接发射天线，由发射天线发射，一路与放大的接收信号通过混频器产生混频信号；接收天线接收拉索群反射的微波信号，经低噪声放大器传输给混频器；混频器将低噪声放大器传输的微波信号与经过功分器后的另一路微波本振信号混频处理，经低通滤波器处理后输出多通道基带信号。
4.一种基于上述任一权利要求所述系统的微波全场感知的桥梁拉索群索力同步监测方法，其特征在于，将微波雷达前端波束方向对准待测桥梁拉索，控制发射天线重复发射线性调频连续波微波雷达信号并由多个接收天线接收待测多根拉索的反射信号，经混频得到多通道中频基带信号；然后根据多通道中频基带信号基于距离-角度联合维实...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊玉勇，彭志科，李松旭，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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