tdr遥测方法设备及其在桥梁的应用VIP免费

TDR遥测方法、设备及其在桥梁检测中的应用樊孝春，韦冰峰，鲍道铭（北京航天数据技术公司，北京100076）1前言随着国家现代化建设的高速发展，公路桥梁的建设取得巨大的成就（公路立交桥超过60万座），并正快速发展。桥梁检测随之得到迅速发展。一直以来，公路桥梁的动态（振动、应变等）检测使用有线测量方法。使用该方法测量时，从分布的传感器测点位置到布置测量仪器设备的位置，需要很长的引线电缆。然后再由二次仪表，连接到记录设备，才能侧连记录测点的信号数据。图1为有线测量方法示意图。一般的压电加速度振动传感器需要通过电荷放大器将电荷转换为电压，一个传感器对应一路变换器。因此，当加速度振动传感器测量路数较多时，测量电缆、电荷放大器通道相应增加，测量系统庞大。当测点位置分散，布线、调试测量系统的工作量很大。采用内置式加速度振动传感器测量，不需要使用电荷放大器，减少一个测量环节但布线、调试测量系统的工作量没有减，并且该类振动传感器需要直流供电，增加了一个电路环节。在桥梁的振动测试中，有的桥梁需要测量两侧，有的桥梁长度大，有的桥梁需要测量的测点多（如70多点），需要移动传感器、测量电缆、记录设备，这些工作的强度和工作量是很大的。当桥梁检测不允许阻断交通时，测量电缆布线受很多的限制，公共测点的设置难以实现，检测受到很大的影响。新桥梁竣工验收、危桥检测中，需要进行应变测试，以对桥梁进行强度校核。应变的测量通常由应变片、桥盒、测量电缆、应变仪、记录设备组成，应变测量系统比振动测试系统更庞大。应变测量示意图如图2所示。有的桥梁进行两侧一段桥身应变测量，需要将数据记录在同一测量系统中，此时，不仅需要长电缆而且须跨越桥面。测试环节多，系统庞大，给桥梁应变测试带来了很大麻烦，限制了应变测试的应用。为了改进上述测试工作的弊端，经过长时间的探讨、研究，将计算机技术与微电子技术相结合，开发了将多路电荷放大器、应变仪、低通滤波器、程控放大器、A/D采集板、计算机集成一体的系统，如DSPS-2000，此类系统在桥梁振动测试中将二次仪表和记录设备合为一体，在桥梁应变测试中将应变仪和记录设备合为一体，大小与一个手提包差不多（工控机），而且可使用蓄电池（汽车用电池）供电，大大减少了测量环节，减少了工作量和减轻了工作强度，至今仍广泛使用于桥梁振动和应变测试。传感传感记录设二次仪图1有线测量示意图记录设应变应变桥合应变DSPS-2000DSPS-2000桥合应变片传感器信号适调数采和变换无线发射无线接收DSPS-2000进行桥梁振动、应变测试示意图如图3、图4所示。虽然DSPS-2000等高集成的采集分析系统在有线测量方法上对减少测量环节、减化测试系统；减轻工作强度、提高工作效率；以及提高测试可靠性方面有很大改进。但有线测量方法存在几个固有缺陷：其一是拉线测量，未能从根本上解决工作量和强度大的问题，在大中型桥梁的测试中尤其突出；其二是公共点，在不进行交通管制状态下，设置公共点是困难的，很多情况下无法解决；其三是应变的同时测量，在不进行交通管制状态下，难以解决同时测量桥梁两侧应变问题。这些缺陷使得有线测量对桥梁的动态测试受到很大的限制，更很难应用到铁路桥梁的测试。为了解决桥梁有线测量方法存在的弊端，需要从方法上加以改变。一种直接的方法是遥测方法，即采用类似无线通信的方法：将测试信号转化为射频信号发送出来，通过遥测接收系统接收，解码变换成物理信号后再进行分析。但是这类遥测系统庞大，成本昂贵；为了遥测信号不出现错码、漏码、丢码，对环境条件要求高，不适合车辆川流的公路桥梁检测，更难在没有遥测条件的铁路桥梁上使用。另一种方法是本文介绍的无线遥测方法，这是一种遥控+类似飞机黑匣子的方法：采用遥测控制、固态记录方案。对所有测点的遥控、监测通过一台笔记本计算机和一台上位机（大小约为笔记本的1/4）就可完成，测试系统很小。每一个测点附近配有一台下位机（大小与上位机相同），解决了拉线问题；由于控制计算机与测点的联系和监控是遥控，也就解决了公共点问题；在控制计算机的遥控下，所有测点同时测量，解决了测量的同时性问题；...