专利名称：一种用于采集土木工程结构物理量的采集模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数据监测领域，具体涉及一种用于采集土木工程结构物理量的采集�？�。
背景技术：
基于微机电系统(MEMS,Micro-Electro-MechanicalSystems)的无线传感器是一种全新的数据获取器件，该传感器主要由采集�？�、数据处理�？�、通信�？楹偷缭茨？樽槌桑饕糜谕聊竟こ探】到峁沟慕】导嗖狻Ｍü嗖馔聊竟こ探峁沟奈露�、加速度和应变三个物理量，来监测土木工程结构的环境、振动和应变物理量�。允迪侄酝聊竟こ探峁沟慕】导嗖狻Ｄ壳暗奈尴叽衅鞯牟杉？橹荒苁迪侄酝聊竟こ探峁沟牡ジ鑫锢砹康牟杉薹ㄍ笔迪植杉聊竟こ探峁沟奈露�、加速度和应变物三个理量。这样就需要三个不同 型号的无线传感器来监测土木工程结构的温度、加速度和应变三个物理量，使土木工程结构健康监测的成本高，且实用性差。
实用新型内容本实用新型实施例提供了一种用于采集土木工程结构物理量的采集�？椋梢允迪忠桓霾杉？橥辈杉聊竟こ探峁沟奈露�、加速度和应变三个物理量，也就是一个传感器可以完成土木工程结构的温度、加速度和应变三个物理量的监测，使土木工程结构健康监测的成本低，且实用性好。为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供的一种用于采集土木工程结构物理量的采集�？椋ㄓ糜诓杉聊竟こ探峁沟募铀俣任锢砹康募铀俣却衅鳎挥糜诓杉聊竟こ探峁沟奈露任锢砹康奈露却衅鳎灰约坝糜诮邮瞻獠坑Ρ浯衅鞑杉耐聊竟こ探峁沟挠Ρ湮锢砹康男藕诺淖唤涌凇１臼涤眯滦褪凳├ㄓ糜诓杉聊竟こ探峁沟募铀俣任锢砹康募铀俣却衅鳎糜诓杉聊竟こ探峁沟奈露任锢砹康奈露却衅鳎约坝糜诮邮瞻獠坑Ρ浯衅鞑杉耐聊竟こ探峁沟挠Ρ湮锢砹康男藕诺淖唤涌�。可以实现一个采集�？橥辈杉聊竟こ探峁沟奈露�、加速度和应变三个物理量，也就是一个传感器可以完成土木工程结构的温度、加速度和应变三个物理量的监测，使土木工程结构健康监测的成本低，且实用性好。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本实用新型一种用于采集土木工程结构物理量的采集�？榈慕峁故疽馔迹煌�2是本实用新型一种用于采集土木工程结构物理量的采集�？榈娜峒铀俣却衅鞯牡缏吠迹煌�3是本实用新型一种用于采集土木工程结构物理量的采集�？榈腁/D转换器的电路图；图4是本实用新型一种用于采集土木工程结构物理量的采集�？榈氖治露却衅鞯牡缏吠迹煌�5是本实用新型一种用于采集土木工程结构物理量的采集�？榈淖芟呃┱蛊鞯牡缏吠�。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。图I是本实用新型一种用于采集土木工程结构物理量的采集模块的结构示意图，如图I所示，包括用于采集土木工程结构的加速度物理量的加速度传感器11 ;用于采集土木工程结构的温度物理量的温度传感器12 ；以及用于接收包含外部应变传感器采集的土木工程结构的应变物理量的信号的转换接口 13。需要说明的是，转换接口 13可以为至少一个通道的开放式模数转换接口，这样转换接口 13可以接收包含多个外部应变传感器采集的土木工程结构的应变物理量的信号，同时还可以将包含外部应变传感器采集的土木工程结构的应变物理量信号转换成数字信号，这样使得无线传感器的数据处理�？榇硎菔备臃奖�、快捷。需要说明的是，加速度传感器11可以为三轴加速度传感器，该三轴加速度传感器采集的加速度物理量精度高。同时，该采集�？榛箍梢园ㄓ糜诮峒铀俣却衅鞑杉耐聊竟こ探峁沟募铀俣任锢砹啃畔⒆怀墒中藕诺哪Ｄ�/数字(A/D，Analog-to-Digital)转换器14,这样可以实现采集�？橄蛭尴叽衅鞯氖荽砟？榇涫鞘中藕耪庋沟梦尴叽衅鞯氖荽砟？榇硎菔备臃奖�、快捷。具体地，上述三轴加速度传感采用ADXL335三轴加速度传感器，能够实现高性能、高精度和高稳定性的采集土木工程结构的加速度物理量，A/D转换器14采用高性能的ADS1114A/D转换器，ADSl114 A/D转换器的采样频率最高可达到860Hz，数据输出采用I2C总线输出，这样数据的采样和传输效率更高。ADXL335三轴加速度传感器的连接电路如图2所示，Xout, Yout和Zout为ADXL335三个数据输出端口，图中的COM为通用接地端口，ADXL335三轴加速度传感器采集到的加速度物理量从Xout、Yout和Zout输出。ADSll 14A/D转换器连接电路如图3所示，三个ADS1114A/D转换器U3、U4和U5的AINO分别连接于图3所示电路的Xout、Yout和Zout输出端口，U3、U4和U5的串行时钟线SDA与串行数据线SCL为转换后的数据信号的输出端口。需要说明的是，温度传感器12可以为数字传感器，该数字传感器采集的温度物理量信息转换成数字信号，这样可以实现采集�？橄蛭尴叽衅鞯氖荽砟？榇涫鞘中藕耪庋沟梦尴叽衅鞯氖荽砟？榇硎菔备臃奖�、快捷。具体的，上述数字温度传感为TMP102数字温度传感器，该数字温度传感器是一个两线串行I2C总线输出的数字温度传感器，并内置A/D转换器。具体连接电路如图4所示，SCL与SDA为数字信号的输出端口。需要说明的是，该采集�？榛箍梢园ㄓ胧治露却衅骱虯/D转换器连接的，用于将数字温度传感器和A/D转换器处理后的分别包含土木工程结构的温度物理量和加速度物理量的数字信号整合在一起，以I2C总线的方式发送至无线传感器的数据处理�？榈淖芟呃┱蛊�15。采用总线扩展器14可以将多个不同电压的信号整合在一起，再以I2C总线的方式发送至无线传感器的数据处理�？�。这样就可以避免因数字温度传感器和A/D转换器处理后的分别包含土木工程结构的温度物理量和加速度物理量的数字信号的电压不 同，在通过I2C总线传输给无线传感器的数据处理�？榈墓讨形薹ㄕ４涞那榭�。同时，还可以避免因大量I2C器件需要连接到I2C总线时，受到I2C总线容限的困饶，造成部分数据无法正常传输至无线传感器的数据处理�？榈那榭�。具体的，总线扩展器15可以为PCA9544总线扩展器，PCA9544总线扩展器的连接电路如图5所示，图中A0、Al和A3是控制PCA9544总线扩展器的地址输入的接口，根据I2C总线的规则，一条I2C总线上可以连接8个PCA9544总线扩展器。由于该采集模块只需要一个控制器，故AO和Al均接地，只需采用A3 —个接口。中断输入INT、串行数据SD和串行时钟SC的标号从0到3代表了控制器PCA9544总线扩展器的四个通道，其中，SD3和SC3分别与上述图4中的SDA与SCL输出端口连接，用于接收数字温度传感处理后包含土木工程结构的温度物理量的数字信号。SDO、SCO、SD1、SC1、SD2和SC2分别与图3中的U3、U4和U5的SDA和SCL输出端口连接，用于接收A/D转换器处理后的包含土木工程结构的加速度物理量的数字信号。再通过PCA9544总线扩展器内部控制寄存器进行相应配置后，将分别包含土木工程结构的温度物理量和加速度物理量的数字信号整合在一起，通过SDA与SCL以I2C总线的方式传输至无线传感器的数据处理�？�。本实施例，包括用于采集土木工程结构的加速度物理量的加速度传感器，用于采集土木工程结构的温度物理量的温度传感器，以及用于接收包含外部应变传感器采集的土木工程结构的应变物理量的信号的转换接口。可以实现一个采集�？橥辈杉聊竟こ探峁沟奈露取⒓铀俣群陀Ρ淙鑫锢砹浚簿褪且桓龃衅骺梢酝瓿赏聊竟こ探峁沟奈露取⒘谒俣群陀Ρ淙鑫锢砹康募嗖猓雇聊竟こ探峁菇】导嗖獾某杀镜停沂涤眯院�。以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
权利要求1.一种用于采集土木工程结构物理量的采集�？椋涮卣髟谟冢� 用于采集土木工程结构的加速度物理量的加速度传感器； 用于采集土木工程结构的温度物理量的温度传感器； 以及用于接收包含外部应变传感器采集的土木工程结构的应变物理量的信号的转换接口。
2.如权利要求I所述的采集�？椋涮卣髟谟冢鲎唤涌谖辽僖桓鐾ǖ赖目攀侥Ｊ唤涌�。
3.如权利要求I或2所述的采集�？椋涮卣髟谟冢黾铀俣却衅魑峒铀俣却衅�。
4.如权利要求3所述的采集�？椋涮卣髟谟冢貌杉？榛拱� 与所述三轴加速度传感器连接的，用于将所述三轴加速度传感器采集的土木工程结构的加速度物理量信息转换成数据信号的模拟/数字A/D转换器。
5.如权利要求4所述的采集�？椋涮卣髟谟冢鑫露却衅魑治露却衅鳌�
6.如权利要求5所述采集�？椋涮卣髟谟冢貌杉？榛拱� 与所述数字温度传感器和所述A/D转换器连接的，用于将所述数字温度传感器和所述A/D转换器处理后的分别包含土木工程结构的温度物理量和加速度物理量的数字信号整合在一起，以I2C总线的方式发送至无线传感器的数据处理�？榈淖芟呃┱蛊�。
7.如权利要求6所述采集�？椋涮卣髟谟冢鲎芟呃┱蛊魑狿CA9544总线扩展器件。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种用于采集土木工程结构物理量的采集模块，包括用于采集土木工程结构的加速度物理量的加速度传感器，用于采集土木工程结构的温度物理量的温度传感器，以及用于接收包含外部应变传感器采集的土木工程结构的应变物理量的信号的转换接口。可以实现一个采集�？橥辈杉聊竟こ探峁沟奈露�、加速度和应变三个物理量，也就是一个传感器可以完成土木工程结构的温度、加速度和应变三个物理量的监测，使土木工程结构健康监测的成本低，且实用性好。
文档编号G01D21/02GK202547689SQ20122006227
公开日2012年11月21日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者柳成荫, 邓海斌 申请人:柳成荫, 邓海斌
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