单片机在桥梁检测中的使用

在斜拉桥、悬索桥的施工与运营阶段,索力的测取都是非常重要的环节。常用的索力测试方法,主要有在千斤顶张拉时的油压表读数法、需要安装传感器的压力传感器法和磁通量法,以及需要使用索力动测仪的振动频率法。

振动频率法,首先需要将拾振器绑在索上,并给予一个初始振动,随后通过动测仪采集拉索振动信号,经过滤波、放大和频谱分析,确定拉索自振频率,再根据自振频率与索力的关系求得索力。用振动频率法测试索力,需准确建立索力和频率的对应关系,有时候可达到很高的精度。该方法测试索力具有操作思路简单、设备可重复利用的优点,特别适用于对索力的复测和测试荷载对索力的影响。

问题来了,要测索力,动测仪不能少。然而动测仪的价格高昂,对于检测单位(比如高校)来说又是不小的一笔投资。

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于是,重庆交通大学姜建山、唐光武、梁华鹏、向中富老师想出了一个办法,用单片机来“制作”一个动测仪。

所谓单片机,就是一种集成芯片,把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。

他们采用 STC89C52单片机,这种硬件在淘宝上购买的话才几十块钱一个,如下图:

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淘宝网上的STC89C52单片机

单片机就相当于一台小电脑,有了这个,再配上LED显示屏、键盘输入装置,通过软硬件变成加入核心算法,就可以打造一个完全DIY的动测仪了。

他们具体的做法,都已经发表在论文里:《基于频率法的索力测量系统》(重庆交通大学学报),感情趣的话可以去看看。

在桥梁施工监控、健康监测等一切需要用到电子传感器的领域,单片机都会有巨大的用武之地。传感器的分布化、集群化、智能化,或许将会成为桥梁健康监测的又一个新亮点。

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