一種新型無(wú)線應(yīng)變傳感器節(jié)點(diǎn)SG403/SG404在超大型320噸提梁機(jī)檢測(cè)中的應(yīng)用

【摘 要】 SG403/SG404無(wú)線應(yīng)變傳感器節(jié)點(diǎn)是一種基于IEEE 802.15.4協(xié)議的新型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于橋梁、建筑物、船舶、鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力測(cè)試

【關(guān)鍵詞】 應(yīng)變傳感器 無(wú)線通信 超大型起重機(jī)

在傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力測(cè)量過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到應(yīng)變與鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)有很長(zhǎng)距離，測(cè)量時(shí)需要較長(zhǎng)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(fèi)用而且較長(zhǎng)的布線使得信號(hào)在傳輸過(guò)程中嚴(yán)重?fù)p耗，我們?cè)诒本┌偕浦毓び邢薰局圃斓某笮?20噸提梁機(jī)型試驗(yàn)中使用了SG403/SG404無(wú)線應(yīng)變傳感器節(jié)點(diǎn)，較好的解決這個(gè)問(wèn)題。SG403/SG404無(wú)線應(yīng)變傳感器節(jié)點(diǎn)先用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變模擬儀（BYM-6型）進(jìn)行標(biāo)定、測(cè)試、對(duì)比等試驗(yàn)工作，使該裝置達(dá)到實(shí)際使用要求。

系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

①成本低：與傳統(tǒng)應(yīng)變采集系統(tǒng)相比，節(jié)省了布線，從而節(jié)省了安裝成本和維護(hù)成本；

②方便：無(wú)線應(yīng)變傳感器及其系統(tǒng)體積小，適合攜帶，而且安裝無(wú)需布線；

③準(zhǔn)確：無(wú)線應(yīng)變傳感器及其系統(tǒng)采用了數(shù)據(jù)融合技術(shù)，使測(cè)量數(shù)據(jù)更接近真實(shí)值，更加準(zhǔn)確；

④無(wú)線應(yīng)變傳感器節(jié)點(diǎn)使用簡(jiǎn)單方便，消除了長(zhǎng)電纜傳輸帶來(lái)的噪聲干擾，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)具有極高的測(cè)量精度和抗干擾能力，節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧。

1 測(cè)量基本原理

SG403/404無(wú)線應(yīng)變節(jié)點(diǎn)采用電壓激勵(lì)半橋連接方式，使用時(shí)在BeeData軟件中將所用通道設(shè)置為，1/2橋，量程8K，電壓激勵(lì)；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(fù)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(jié)點(diǎn)每個(gè)通道內(nèi)置有獨(dú)立的高精度500Ω橋路電阻和放大調(diào)理電路，每個(gè)通道的最高采樣率可達(dá)到1000sps，支持電壓激勵(lì)測(cè)量方法。采用電壓激勵(lì)時(shí)量程為15000με，且可方便地由軟件自動(dòng)切換選擇1/4橋、1/2橋、全橋測(cè)量方式，兼容各種類(lèi)型的橋路傳感器。采集的數(shù)據(jù)既可以實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸至計(jì)算機(jī)，也可以存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)內(nèi)置的1Gb數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，保證了采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。節(jié)點(diǎn)的空中傳輸速率可以達(dá)到250KBPS，有效室外通訊距離可達(dá)100m，SG404EX其通訊距離可達(dá)到1公里。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)有專(zhuān)門(mén)的電源管理軟硬件，在實(shí)時(shí)不間斷傳輸情況下，節(jié)點(diǎn)功耗僅48mA，使用內(nèi)置可充電電池，可連續(xù)測(cè)量10小時(shí)以上；節(jié)點(diǎn)支持外部I/O觸發(fā)采集控制模式，通過(guò)外部接口接入高電平信號(hào)進(jìn)行控制；節(jié)點(diǎn)帶有USB接口，用戶可以通過(guò)USB接口對(duì)節(jié)點(diǎn)充電，可以快速地把存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)下載到計(jì)算機(jī)里。

現(xiàn)場(chǎng)工況

3 結(jié)論

基于SG403/SG404的高精度應(yīng)變傳感器節(jié)點(diǎn)，以低廉的價(jià)格、高的可靠性以及無(wú)需布線等特點(diǎn)使得在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，測(cè)量結(jié)果符合實(shí)際，完全達(dá)到了對(duì)大型結(jié)構(gòu)應(yīng)變信號(hào)高精度的采集與無(wú)線傳輸?shù)玫捷^好的測(cè)量效果，在無(wú)線通信技術(shù)遠(yuǎn)距、高可靠性等關(guān)鍵問(wèn)題解決的過(guò)程中，其應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。

參考文獻(xiàn)：

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