无线数据采集系统技术指标及应用.docx

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无线数据采集系统技术指标及应用

TDR遥测数据记录系统

一、用途

TDR遥测数据记录系统，主要用于测点多、分布远、布线难的测量环境。

如桥梁健康监测、桥梁安全监测、建筑检验、电梯检验、特殊设备检验等。

该系统采用无线控制和监控、固态记录、USB“对接”传输或实时遥测传输方式，既可以使用内部电池供电，也可以使用外部供电，具有无线、抗干扰、精度高、数据传输快、便于野外操作的优点。

可测量振动、冲击、压力、噪声、应变、温度、过载、陀螺等信号，适用于桥梁、建筑、铁路、电力、水利、航天、航空等领域。

二、系统组成

1、系统由主控软件、主控机、采集终端等组成。

系统结构框图如下图所示：

TDR遥测数据记录系统硬件结构图

2、主控软件如下图示：

TDR主控软件界面

3、TDR采集终端外形如下图示：

TDR-60采集终端外形图TDR-50采集终端外形图

三、功能特点

Ø远程控制功能：

1、设置采集参数：

如采样频率、采集通道数、灵敏度、采集次数、启动模式、台号等；

2、启动同时采集、停止命令；

Ø输入信号类型：

电压、电荷、应变、ICP：

1、可以直接输入电荷（小电流）信号；

2、可以直接接入应变（片）传感器，内部提供供桥电压，可以进行自动平衡、手动微调；

Ø主控模块可同时遥测控制多达256台采集记录仪；

Ø采集记录仪可采用GPS精准授时，实现多台记录仪完全同步采集；

Ø具有程控放大、程控滤波功能；

Ø可重复多次记录（32次）；

Ø可根据需要做防水、防尘处理；

Ø可以通过无线或USB接口控制和数据传输；

Ø可以采用电池供电和外电源供电，电池可持续供电5小时；

Ø实时监控：

采集的同时，进行无线数据监控（查看平均值、均方根值等），进行波形显示。

四、技术指标

型号

TDR3.0

TDR4.0

TDR5.0

TDR6.0

TDR7.0

典型用途

结构测试

爆炸

结构测试

振动

振动

最高采样率（Hz）

500

2M

10K

1K

100K

采样精度（Bit）

16

16

16

24

16

记录容量（MB）

64

64

64

512

512

无线传输距离（Km）

2

2

2

2

2

单台通道数

1

1

8

1

1

使用环境温度（℃）

-10～60

-10～60

-10～60

-10～60

-10～60

振动（RMSg）

20

20

20

20

20

冲击（g）

100

100

100

100

100

湿度

＞95％

＞95％

＞95％

＞95％

＞95％

程控放大倍数

*

*

*

*

*

程控滤波

**

**

**

**

**

*程控放大倍数：

1、2、4、8、16、32、64、128；

**程控滤波：

5Hz、10Hz、20Hz、50Hz、100Hz、200Hz、500Hz、1KHz、2KHz、5KHz、10KHz。

五、应用举例

1、桥梁测试—广州番禺大桥

频谱图测点位置图时域波形

阶次

频率（Hz）

阻尼（％）

垂直一阶弯曲

2.39

0.77

垂直二阶弯曲

3.03

1.64

垂直三阶弯曲

3.96

1.99

2、用于铁路桥应变测量—西宁-兰州大通河铁路桥

应变测量安装采集前端

3、特定设备的检验测试—某游乐场过山车

国产过山车试验进口过山车试验

4、索力测试—黑龙江大桥

六、TDR试验方案实例

宁波长丰桥主桥动载试验方案

1.试验对象

长丰桥主桥，桥型为下承式连续梁系杆拱桥，跨径组合为47＋132＋47m，主桥桥长226m，桥宽41.2m。

2.试验项目

脉动试验：

在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的情况下，测定桥跨结构由于桥址处风荷载、水流等随机荷载激振而引起的桥跨结构微小振动响应。

主要测定主拱和桥面系的自振特性（固有振动频率、振型和阻尼比）。

3.试验方案

（1）采集设备

整个试验使用32台振动类型TDR遥测数据记录器。

TDR遥测数据记录器是一种为了克服有线测试系统在桥梁和高耸结构测试过程中存在的诸如：

布置和撤收工作量大，某些项目在正常交通条件下无法进行等不足而研制的新型无线数据采集系统，其主要特点是：

a将滤波器和放大器等二次仪表与A/D转换器，存储器集成为一体，组成整个的测试前端，称之为下位机。

这样二次仪表与采集器之间的连线可以去掉，而且传感器与整个下位机之间的连线可以大大缩短，提高系统的可靠性；

TDR遥测数据采集系统下位机组成示意图

b将下位机与微机之间的通讯方式由有线改为无线，因此设置上位机，实现与下位机、微机的通讯；

c将有线测试系统的硬盘记录改为电子盘固态记录，并放在下位机中，以提高存储的可靠性和抗无线干扰能力；

d考虑到输入信号种类的不同，设计多种输入形式的下位机，如电荷，电压，应变，ICP等；

e考虑野外测试的需要，供电采用可充电电池和外电源供电两种方式，采用电池供电方式时仪器可以连续工作6小时以上；

其系统组成示意图为：

TDR遥测数据采集系统组成示意图

（2）传感器

本次测试采用32只航天702所生产的6153型高灵敏度加速度传感器，其灵敏度为1000pC/g左右，使用频率范围0.3-1000Hz，测量量程100g。

（3）处理软件

使用北京京南航天数据技术有限公司开发的OMAS模态识别系统，软件包含六种识别方法如下：

方法

应用

自由度数

求解域

估计区间

参考数

峰值法

频率、阻尼、振型

单

频域

局部

单

频域分解法

频率、阻尼、振型

单

频域

局部

单

最小二乘复频域

频率、阻尼、振型、参与因子

多

频域

全局

多

特征系统实现

频率、阻尼、振型、参与因子

多

时域

全局

多

时域总体辨识

频率、阻尼、振型、参与因子

多

时域

全局

多

最小二乘复指数

频率、阻尼、振型

多

时域

全局

单

软件提供采集数据的预处理、处理与批处理功能，包括：

滤波、多项式拟合、FFT变换、自相关、互相关、功率谱、互谱和相干函数等；提供时域信号实时显示功能和频域信号实时计算实时显示功能，包括：

频谱、功率谱、互谱、相干函数等，并提供通过读取采样文件进行时域信号回放功能；提供稳态图和模态评估准则MAC的计算，以方便用户选取模态；提供几何自动和手动建立模型、修改模型和三维动画显示功能；提供贴图功能和三维动画保存功能，方便用户形成报告；提供ODS三维动画功能。

OMAS工作模态软件界面

（4）测点布置

布点情况如图所示，每一个点均布置两向传感器，Y向和Z向。

123456789101112131415

⊙

161718192021222324252627282930

为公共点，布置两个方向传感器。

主桥主梁测点布置示意图（31点）

长丰方向

3132333435

3637383940

⊙

4142434445

主桥拱肋测点布置示意图（15点）

（5）试验安排

由于测点布置较多，且每点需测量两个方向的振动信号，如果一次测量，共92路数据需要采集。

故试验按照：

保持公共点不动，分批测量的方案进行。

共分为3组进行，第一组，测点1-15，32路数据记录；第二组，测点16-30，32路数据记录；第三组，测点31-45，32路数据记录。

每组记录两种工况数据。

第一种，不断交通；第二种，断交通。

仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.

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