一種新型無線應變傳感器節點SG403/SG404在超大型320噸提梁機檢測中的應用

【摘 要】 SG403/SG404無線應變傳感器節點是一種基于IEEE 802.15.4協議的新型數據采集系統，廣泛應用于橋梁、建筑物、船舶、鋼結構應力測試

【關鍵詞】 應變傳感器 無線通信 超大型起重機

在傳統鋼結構應力測量過程中，經常會遇到應變與鋼結構應力測試點有很長距離，測量時需要較長的布線工作以及不安全因素的存在，這樣不僅提高了安裝費用而且較長的布線使得信號在傳輸過程中嚴重損耗，我們在北京百善重工有限公司制造的超大型320噸提梁機型試驗中使用了SG403/SG404無線應變傳感器節點，較好的解決這個問題。SG403/SG404無線應變傳感器節點先用標準應變模擬儀（BYM-6型）進行標定、測試、對比等試驗工作，使該裝置達到實際使用要求。

系統具有如下特點：

①成本低：與傳統應變采集系統相比，節省了布線，從而節省了安裝成本和維護成本；

②方便：無線應變傳感器及其系統體積小，適合攜帶，而且安裝無需布線；

③準確：無線應變傳感器及其系統采用了數據融合技術，使測量數據更接近真實值，更加準確；

④無線應變傳感器節點使用簡單方便，消除了長電纜傳輸帶來的噪聲干擾，整個測量系統具有極高的測量精度和抗干擾能力，節點結構緊湊，體積小巧。

1 測量基本原理

SG403/404無線應變節點采用電壓激勵半橋連接方式，使用時在BeeData軟件中將所用通道設置為，1/2橋，量程8K，電壓激勵；再將傳感器輸入的正端與所用通道的Sx+端相連，傳感器的負端與所用通道的Sx-端相連接，傳感器的輸入公共端與所用通道的AGND端相連，具體如下圖所示：

SG403/SG404節點每個通道內置有獨立的高精度500Ω橋路電阻和放大調理電路，每個通道的最高采樣率可達到1000sps，支持電壓激勵測量方法。采用電壓激勵時量程為15000με，且可方便地由軟件自動切換選擇1/4橋、1/2橋、全橋測量方式，兼容各種類型的橋路傳感器。采集的數據既可以實時無線傳輸至計算機，也可以存儲在節點內置的1Gb數據存儲器，保證了采集數據的準確性。節點的空中傳輸速率可以達到250KBPS，有效室外通訊距離可達100m，SG404EX其通訊距離可達到1公里。節點設計有專門的電源管理軟硬件，在實時不間斷傳輸情況下，節點功耗僅48mA，使用內置可充電電池，可連續測量10小時以上；節點支持外部I/O觸發采集控制模式，通過外部接口接入高電平信號進行控制；節點帶有USB接口，用戶可以通過USB接口對節點充電，可以快速地把存儲器內的數據下載到計算機里。

現場工況

3 結論

基于SG403/SG404的高精度應變傳感器節點，以低廉的價格、高的可靠性以及無需布線等特點使得在實際測試過程中系統運行穩定，測量結果符合實際，完全達到了對大型結構應變信號高精度的采集與無線傳輸得到較好的測量效果，在無線通信技術遠距、高可靠性等關鍵問題解決的過程中，其應用會越來越廣泛。

參考文獻：

[1]張如一，沈觀林，李朝弟.應變點測與傳感器.北京：清華大學出版社.1999.

[2]SG403/SG404無線應變點使用說明書，北京必創科技有限公司，2010.

[3]周艷麗，魏宗壽.利用TC35i和PC機實現短消息的收發[j].現代電子技術，2007，30（15）：188—190.

[4]王書偉，張茜萍.基于AT89S52與TC35i實現的短信息處理系統[]].信息技術與信息化，2007（3）：31—33.