一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置制造方法及图纸

一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置，包括震波接收传感器，所述震波接收传感器的信号输出端与前端调理电路的信号输入端相连，前端调理电路的信号输出端与数据采集模块的信号输入端相连，数据采集模块的信号输出端与上位机的信号输入端相连；所述震波接收传感器通过桥梁在外部激励下采集桥梁内部反射波；震波接收传感器采集桥梁在外部激励下的内部反射波并将其转化成电信号，再将电信号通过前端调理电路进行放大、滤波、过流和过压保护，再经过数据采集模块中的数模转换模块将模拟信号转化成数字信号发送至上位机；本发明专利技术能够在不损坏桥梁结构的情况下完成对桥梁内部的探伤，具有安全便捷的特点。

A bridge damage information acquisition device based on piezoelectric effect

【技术实现步骤摘要】
一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置
本专利技术属于无损探伤
，具体涉及一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置。
技术介绍
由于洪水、地震、撞击以及使用年限等原因，桥梁结构会出现不同程度的损伤，及时发现这些隐蔽的损伤问题，对确保桥梁安全起到至关重要的作用；现有的桥梁探伤装置多使用电磁波进行探伤作业，其设备结构复杂，制造和使用成本居高不下；因此需要一种结构相对简单、使用相对方便同时成本较低的探伤装置来实现小成本的无损探伤作业，从而更好的掌握桥梁的安全状态，避免因未及时发现导致的重大交通安全事故的发生，给国家和人民带来重大的损失。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置，能够通过震波接收传感器检测震源发出的波形判断桥梁内部是否有损伤，能够在不损坏桥梁结构的情况下完成对桥梁内部的探伤，具有安全便捷的特点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置，包括震波接收传感器1，所述震波接收传感器1的信号输出端与前端调理电路2的信号输入端相连，前端调理电路2的信号输出端与数据采集模块3的信号输入端相连。所述震波接收传感器1包括金属外壳5，所述金属外壳5与机芯盖6连接，所述金属外壳5的内部设有压电检测芯8，所述压电检测芯8的一侧设有惯性块9；所述绝缘层7将压电检测芯8与金属外壳5和惯性块9隔开。所述压电检测芯8包括第一电极10、第一压电叠片11、第二电极12、第二压电叠片13和第三电极14；所述第一电极10与第二电极12之间夹有第一压电叠片11，所述第二电极12与第三电极14之间夹有第二压电叠片13；所述第二电极12与前端调理电路2的第一信号输入端相连，所述第三电极14与前端调理电路2的第二信号输入端相连。所述数据采集模块3包括模数转换电路15、时钟电路16、参考电压发生电路17、主控芯片18、存储器19和通信串口20；所述模数转换电路15的第一信号输入端和第二信号输入端与前端调理电路2的第一信号输出端和第二信号输出端相连；所述模数转换电路15的第三信号输入端与时钟电路16的信号输出端相连；所述模数转换电路15的第四信号输入端与参考电压发生电路17的信号输出端相连；所述模数转换电路15的信号输出端与主控芯片18的第一信号输入端相连；所述主控芯片18与存储器19信号连接；所述主控芯片18与通信串口20信号连接。所述前端调理电路2包括第一运放A1和第三运放A3；所述第一运放A1的第一引脚与电阻R106的一端连接；所述第一运放A1的第二引脚与电阻R101和电阻R102的一端连接；所述电阻R101的另一端接地；所述电阻R102的另一端与所述第一运放A1的第一引脚相连；所述第一运放A1的第三引脚与震波接收传感器1的第一信号输出端和电阻R103的一端相连，所述电阻R103的另一端接地；所述第一运放A1的第四引脚与电容C101的一端、电阻R105的一端以及第一电源的一端相连；所述电容C101的另一端和电阻R105的另一端接地；所述电阻R106的另一端分别与电阻R107和电容C103的一端连接；所述电容C103的另一端接地；所述电阻R107的另一端分别与电容C104的一端和第二运放A2的第五引脚相连；所述电容C104的另一端接地；第二运放A2的第六引脚分别与电阻R108和电阻R109的一端相连；电阻R108的另一端接地；电阻R109的另一端与第二运放A2的第七引脚相连；第二运放A2的第七引脚与电容C105的一端相连；所述电容C105的另一端与电阻R111的一端相连；第二运放A2的第八引脚与电容C102的一端、电阻R110的一端和第一电源的另一端相连；所述电阻R110的另一端与电容C102的另一端接地；所述第三运放A3的第一引脚与电阻R206的一端连接；所述第三运放A3的第二引脚与电阻R201和电阻R202的一端连接；所述电阻R201的另一端接地；所述电阻R202的另一端与所述第三运放A3的第一引脚相连；所述第三运放A3的第三引脚与震波接收传感器1的第二信号输出端和电阻R203的一端相连；所述电阻R203的另一端接地；所述第二运放A2的第四引脚与电容C201的一端、电阻R205的一端以及第二电源的一端相连；所述电容C201的另一端与电阻R205的另一端接地；所述电阻R206的另一端分别与电阻R207和电容C203的一端连接；所述电容C203的另一端接地；所述电阻R207的另一端分别与电容C204的一端和第四运放A4的第五引脚相连；所述电容C204的另一端接地；第四运放A4的第六引脚分别与电阻R208和电阻R209的一端相连；电阻R208的另一端接地；电阻R209的另一端与第四运放A4的第七引脚相连；第四运放A4的第七引脚与电容C205相连的一端相连；所述电容C205的另一端与电阻R211的一端相连；第四运放A4的第八引脚与电容C202的一端、电阻R210的一端和第二电源的另一端相连；所述电阻R210的另一端与电容C202的另一端接地；所述电阻R210的另一端接地；所述电阻R111的另一端与第五运放A5的第一引脚相连；所述电阻R211的另一端与第五运放A5的第二引脚相连；所述第五运放A5的第三引脚接地；所述第五运放A5的第四引脚悬空；所述第五运放A5的第五引脚第三电源的一端；所述第五运放A5的第六引脚接第三电源的另一端；所述第五运放A5的第七引脚与电阻R112和电阻R113的一端连接，所述电阻R112的另一端与第五运放A5的第一引脚相连；所述第五运放A5的第八引脚与电阻R212和电阻R213的一端连接；所述电阻R212的另一端与第五运放A5的第二引脚相连；所述电阻R113的另一端分别与电阻R114和电阻R115的一端连接，所述电阻R114的一端接地，所述电阻R115的另一端与电阻R116和电容C106的一端相连，所述电容C106的另一端接地，所述电阻R116的另一端与电容C301的一端连接，电阻R116的另一端还与二级管二极管D2和二级管二极管D3的公共连接点相连；所述电阻R213的另一端分别与电阻R214和电阻R215的一端连接，所述电阻R214的一端接地，所述电阻R215的另一端与电阻R216和电容C206的一端相连，所述电容C206的另一端接地，所述电阻R216的另一端与电容C301的另一端连接，电阻R216的另一端还与二极管D1和二极管D4的公共连接点相连；所述二极管D1的一端与二极管D2的一端相连，二极管D2的另一端与二极管D3的一端相连，二极管D3的另一端与二极管D4的另一端相连，二极管D4的一端与二极管D2的另一端相连；所述二极管D3与二极管D4的公共连接点与第四电源的一端相连；所述二极管D1与二极管D2的公共连接点与第四电源的另一端连接；所述二极管D2和二极管D3之间公共连接点与模数转换电路15的第一信号输入端连接；所述二极管D1和二极管D4之间公共连接点与模数转换电路15的第二信号输入端连接。本专利技术的有益本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置，其特征在于，包括震波接收传感器(1)，所述震波接收传感器(1)的信号输出端与前端调理电路(2)的信号输入端相连，前端调理电路(2)的信号输出端与数据采集模块(3)的信号输入端相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置，其特征在于，包括震波接收传感器(1)，所述震波接收传感器(1)的信号输出端与前端调理电路(2)的信号输入端相连，前端调理电路(2)的信号输出端与数据采集模块(3)的信号输入端相连。


2.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置，其特征在于，所述震波接收传感器(1)包括金属外壳(5)，所述金属外壳(5)与机芯盖(6)连接，所述金属外壳(5)的内部设有压电检测芯(8)，所述压电检测芯(8)的一侧设有惯性块(9)；所述绝缘层(7)将压电检测芯(8)与金属外壳(5)和惯性块(9)隔开。


3.根据权利要求2所述的一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置，其特征在于，压电检测芯(8)包括第一电极(10)、第一压电叠片(11)、第二电极(12)、第二压电叠片(13)和第三电极(14)；所述第一电极(10)与第二电极(12)之间夹有第一压电叠片(11)，所述第二电极(12)与第三电极(14)之间夹有第二压电叠片(13)；所述第二电极(12)与前端调理电路(2)的第一信号输入端相连，所述第三电极(14)与前端调理电路(2)的第二信号输入端相连。


4.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置，其特征在于，所述数据采集模块(3)包括模数转换电路(15)、时钟电路(16)、参考电压发生电路(17)、主控芯片(18)、存储器(19)和通信串口(20)；
所述模数转换电路(15)的第一信号输入端和第二信号输入端与前端调理电路(2)的第一信号输出端和第二信号输出端相连；所述模数转换电路(15)的第三信号输入端与时钟电路(16)的信号输出端相连；所述模数转换电路(15)的第四信号输入端与参考电压发生电路(17)的信号输出相连；所述模数转换电路(15)的信号输出端与主控芯片(18)的第一信号输入端相连；所述主控芯片(18)与存储器(19)信号连接；所述主控芯片(18)与通信串口(20)信号连接。


5.根据权利要求1或4所述的一种基于压电效应的桥梁损伤信息采集装置，其特征在于，
所述前端调理电路(2)包括第一运放A1和第三运放A3；所述第一运放A1的第一引脚与电阻R106的一端连接；所述第一运放A1的第二引脚与电阻R101和电阻R102的一端连接；所述电阻R101的另一端接地；所述电阻R102的另一端与所述第一运放A1的第一引脚相连；所述第一运放A1的第三引脚与震波接收传感器(1)的第一信号输出端和电阻R103的一端相连，所述电阻R103的另一端接地；所述第一运放A1的第四引脚与电容C101的一端、电阻R105的一端以及第一电源的一端相连；所述电容C101的另一端和电阻R105的另一端接地；
所述电阻R106的另一端分别与电阻R107和电容C103的一端连接；所述电容C103的另一端接地；所述电阻R107的另一端分别与电容C104的一端和第二运放A2的第五引脚相连；所述电容C104的另一端接地；
第二运放A2的第六引脚分别与电阻R108和电阻R109的一端相连；电阻R108的另一端接地；电阻R109的另一端与第二运放A2的第七引脚相连；第二运放A2的第七引脚与电容C105的一端相连；所述电容C105的另一端与电阻R111的一端相连；第二运放A2的第八引...

【专利技术属性】
技术研发人员：武宏涛，武丹，高国旺，杨洋，余大伟，侯大森，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61