一種高速鐵路橋梁動撓度測試系統的制作方法

本實用新型涉及橋梁動力響應測試及高速鐵路橋梁安全監測領域，具體涉及一種高速鐵路橋梁動撓度測試系統。

背景技術：

動撓度測試是高速鐵路橋梁安全檢測的重要組成部分,是評定高速鐵路橋梁承載能力、高速列車行駛安全性的一項重要指標，但是一些橫跨江河或大峽谷的大跨度高速鐵路橋梁的動撓度測試一直是一個有待解決的工程測試難題。現有的橋梁動撓度測試系統按照其實現方式主要可分為拉線式位移計測試系統、激光測撓系統、GPS測距系統、傾角儀測撓系統。基于拉線式位移計測量動撓度的方法雖然設備簡單、操作方便、費用低廉,但是該方法需要把吊錘固定于橋下，不能用于測試橋下有水的橋梁和橋面遠離橋地面的橋梁。激光測撓系統是利用CCD光電耦合器件測量橋梁動撓度，但是該設備也需要在測點附近200米內找到一個靜態的參考點，因此只能測量離橋頭比較近或橋下無水的橋梁,另外激光測撓系統易受下雨、霧天等環境條件的影響，不能用于長期監測。GPS測距系統因其豎向位移測試精度只能達到厘米級別，無法滿足高速鐵路橋梁動撓度的測試要求。傾角儀測撓系統主要是基于橋梁轉角曲線與撓度曲線存在積分關系而實現，此類系統雖然不需要靜態的參考點，但是荷載在橋面快速移動時，會在橋的縱向產生明顯的加速度信號，而由于傳統的高精度力平衡伺服式傾角儀在感應到測點截面微弱的橫向動轉角信號的同時也能感應到測點截面的縱向加速度信號，進而其輸出的動轉角信號存在嚴重的失真。因此開展大跨度高速鐵路橋梁動撓度測試系統的研制具有重要的現實意義。

技術實現要素：

有鑒于此，本實用新型提出一種高速鐵路橋梁動撓度測試系統，以提供更加精確和穩定動撓度測試。

本實用新型的高速鐵路橋梁動撓度測試系統包括：

多個力平衡伺服式傾角儀，設置于高速鐵路橋梁上，用于檢測橋梁被測截面的橫向動轉角信號；

數據采集儀，與所述多個力平衡伺服式傾角儀連接，用于將力平衡伺服式傾角儀的輸出信號同步轉換為數字檢測信號；

無線發射裝置，與所述數據采集儀連接，用于發射所述數字檢測信號；

無線接收裝置，用于接收所述數字檢測信號；

數據處理裝置，與所述無線接收裝置連接，用于根據數字檢測信號計算輸出高速鐵路橋梁動撓度。

優選地，所述力平衡伺服式傾角儀為基于電磁式感應產生阻力及基于電子阻尼器間接地改變系統質量模塊重量的傾角儀。

優選地，所述數據采集儀包括：

信號調理模塊，用于對橫向動轉角信號進行濾波和放大；

模數轉換模塊，與所述信號調理模塊連接，用于進行模數轉換；

數據緩存模塊，用于緩存數字信號；

數據傳輸模塊，用于輸出所述數字信號；

控制模塊，與所述模數轉換模塊、數據緩存模塊和所述數據傳輸模塊連接。

優選地，所述信號調理模塊為AD8253ARMZ芯片。

優選地，所述模數轉換模塊為AD7606芯片。

優選地，所述數據緩存模塊為CY7C1019DV33芯片。

優選地，所述數據傳輸模塊為DP83848I以太網物理層芯片。

優選地，所述無線發射裝置和無線接收裝置為無線網橋。

本實用新型的高速鐵路橋梁動撓度測試系統，可以實現了大跨度高速鐵路橋梁動撓度的測試，設置安裝方便，具有較高的測試精度和環境適應性。

附圖說明

通過以下參照附圖對本實用新型實施例的描述，本實用新型的上述以及其它目的、特征和優點將更為清楚，在附圖中：

圖1是本實用新型實施例的高速鐵路橋梁動撓度測試系統的示意圖；

圖2是本實用新型實施例的數據采集儀的示意圖。

具體實施方式

以下基于實施例對本實用新型進行描述，但是本實用新型并不僅僅限于這些實施例。在下文對本實用新型的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本實用新型。為了避免混淆本實用新型的實質，公知的方法、過程、流程、元件和電路并沒有詳細敘述。

此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。

除非上下文明確要求，否則整個說明書和權利要求書中的“包括”、“包含”等類似詞語應當解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是“包括但不限于”的含義。

圖1是本實用新型實施例的高速鐵路橋梁動撓度測試系統的示意圖。如圖1所示，本實用新型實施例的高速鐵路橋梁動撓度測試系統包括多個力平衡伺服式傾角儀1、數據采集儀2、無線發射裝置3、無線接收裝置4和數據處理裝置5。

其中，多個力平衡伺服式傾角儀1設置于高速鐵路橋梁上，用于檢測橋梁被測截面的橫向動轉角信號。具體地，力平衡伺服式傾角儀采用基于電磁式感應產生阻力及基于電子阻尼器間接地改變系統質量模塊重量的高精度傾角儀。多個力平衡伺服式傾角儀1可以檢測高速鐵路橋梁不同位置以及不同被測截面的橫向動轉角信號。

數據采集儀2與所述多個力平衡伺服式傾角儀1連接，用于將力平衡伺服式傾角儀的輸出信號同步轉換為數字檢測信號。由于力平衡伺服式傾角儀1向數據采集儀2傳輸的為模擬信號，因此，兩者需要通過電纜連接。具體地，如圖2所示，數據采集儀2包括信號調理模塊21、模數轉換模塊22、數據緩存模塊23、數據傳輸模塊24和控制模塊25。

其中，信號調理模塊21用于對橫向動轉角信號進行濾波和放大；具體地，信號調理模塊21可以采用AD8253ARMZ芯片。

模數轉換模塊22與信號調理模塊21連接，用于進行模數轉換。具體地，模數轉換模塊22可以采用AD7606芯片。

數據緩存模塊23用于緩存數字信號。具體地，數據緩存模塊23采用CY7C1019DV33芯片。

數據傳輸模塊24用于輸出所述數字信號。具體地，數據傳輸模塊24為DP83848I以太網物理層芯片，也即，通過以太網總線與相連的無線發射裝置3連接。在數據傳輸模塊24采用以太網物理層芯片時，數據采集儀2和無線發射裝置3可以通過網線連接。當然，數據傳輸模塊24也可以采用例如基于USB總線或其它總線技術的數據傳輸芯片，這是，數據采集儀2和無線發射裝置3可以通過總線技術對應的連接媒介進行連接。

控制模塊25與所述模數轉換模塊22、數據緩存模塊23和所述數據傳輸模塊24連接，用于控制上述三個模塊進行模數轉換、數據緩存以及數據傳輸操作。

由于高速鐵路橋震動較大，同時電器設備眾多，為了方式電磁干擾，數據處理裝置通常會距離橋梁一段距離設置，這種情況下，通過有線連接成本較高，因此，采用無線方式來進行數字信號傳輸。

無線發射裝置3與數據采集儀2連接，用于發射所述數字檢測信號。同時，在數據處理裝置5一側，無線接收裝置4用于接收所述數字檢測信號。優選地，所述無線發射裝置和無線接收裝置為無線網橋。無線網橋具有數據傳輸速度快、成本低、傳輸距離較遠等特點。優選地，無線發射裝置3和無線接收裝置4之間通過基于2.4G技術的無線技術連接或通過移動數據通信技術(例如長期演進LTE技術)來進行無線連接。

數據處理裝置5與所述無線接收裝置連接，用于根據數字檢測信號計算輸出高速鐵路橋梁動撓度。具體地，數據處理裝置5首先預測各測試點的動轉角波形大致形狀。首先選找波形的起跳點來大致確定車輛經過橋梁的持續時間的極限范圍，然后，對轉角信號進行數字低通濾波，去除傾角儀有效頻帶范圍以外的噪聲，然后波提升分解。對測點2的轉角波形通過小波提升分解。最后，依據預定準則從小波分解結果里篩選出所要提取的轉角信號，從而輸出動撓度。

本實用新型的高速鐵路橋梁動撓度測試系統，可以實現了大跨度高速鐵路橋梁動撓度的測試，設置安裝方便，具有較高的測試精度和環境適應性。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例，并不用于限制本實用新型，對于本領域技術人員而言，本實用新型可以有各種改動和變化。凡在本實用新型的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。