專利名稱：便攜式橋梁橫向振動檢測儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種便攜式橋梁橫向振動檢測儀。
近年來，隨著鐵路列車的頻繁提速，各大干線上的橋梁振動特別是橋梁橫向振動問題越來越突出，其對鐵路安全行車構成了很大威脅。為了確保列車運行的安全性，對橋梁振動尤其是對橋梁橫向振動情況進行經常性監測，以便能及時了解橋梁狀況，已顯得十分必要和迫切。而現有的檢測手段難以滿足該需求。目前我國對橋梁振動的檢測多采用經緯儀人工測量，測量精度低，人為誤差大；另外人工測量不僅勞動強度大，且普通工人難以掌握；還有一種采用振動分析儀的測量法，雖精度較高，但設備昂貴，技術復雜，需專業技術人員操作，鐵路部門的橋檢隊一般才配置該類設備，僅用于重點病害橋的進行檢測。
本實用新型的目的在于避免上述現有技術中的不足之處，而提供一種自動化程度高，操作簡單，使用、攜帶方便，測量精度高，成本低的便攜式橋梁橫向振動檢測儀。
本實用新型的目的可通過以下措施來達到一種便攜式橋梁橫向振動檢測儀，包括微型單片計算機控制單元1、液晶顯示屏5、速度傳感器9和拾振器及信號放大電路10，其特征在于所述速度傳感器9的輸出端經脈沖鑒別處理電路4接微型單片計算機控制單元1，所述拾振器及信號放大電路10的輸出端經信號轉換電路7接微型單片計算機控制單元1，所述液晶顯示屏5的輸入端接微型單片計算機控制單元1的輸出端，電平轉換電路6接于微型單片計算機控制單元1的串行口，I2C總線電路2接于微型單片計算機控制單元1的接口，所述微型單片計算機控制單元1和存儲器選擇譯碼電路8均與存儲器3連接；所述微型單片計算機控制單元1主要由單片機D1構成；所述存儲器3由存儲器D6、D8、D9構成，所述存儲器D6、D8、D9的數據總線與單片機D1的P00-P07腳連接，其A0-A14地址線及讀、寫控制線分別與單片機D1的A0-A14地址線及讀、寫控制線相連；所述電平轉換電路6包括電平轉換芯片D3，其與單片機D1的TXD、RXD相連接。
上述脈沖鑒別處理電路4可主要由比較器D15、D16、D21和與門D17-D18、或門D19及D觸發器D20組成，所述比較器D15、D16的輸入端分別接所述速度傳感器9的輸出，所述比較器D15、D16的輸出分別通過與門D17-D18、或門D19接至D觸發器D20的CK端，所述D觸發器D20的輸出經比較器D21接至所述單片機D1。
上述比較器D15、D16、D21可分別是輸出集電極開路的四電壓比較器芯片。
上述信號轉換電路7可包括多路模擬開關D2，其輸入端接所述收拾振器及信號放大電路10的輸出端，其輸出端經A/D轉換器D7接入單片機D1。
上述構成存儲器3的存儲器D6可為8K隨機RAM存儲器；所述存儲器D8、D9可分別為512K-byte Flash PEPROM存儲器，其構成1M-byte的非易失存儲器。
上述I2C總線電路2可由時鐘日歷芯片D10、存儲器D11構成，所述時鐘日歷芯片D10、存儲器D11分別通過其數據線SDA和時鐘線SCL接至單片機D1。
上述存儲器選擇譯碼電路8可包括相串接的電阻R2、電容C3，其與譯碼器D13相接，所述相串接的電阻R2、電容C3的接點經與非門D5接鎖存器D14。
本實用新型與現有技術相比具有如下優點1.自動化程度高。采用微型單片計算機技術，使得本實用新型具有自動測量、自動記錄等功能；2.采用電池供電，體積小，重量輕，使用、攜帶均便；3.采用大屏幕點陣液晶屏直接顯示測量結果，顯示直觀，功耗低；4.菜單式操作使得操作簡便，易于掌握，無需專業技術人員操作，勞動強度低；5.在列車通過時，多點同時進行振動測量和列車速度測量，便于建立所測橋梁速度和振動的數據資料，為橋梁設備的安全使用提供及時、準確的科學依據；6.通過操作本實用新型可查看3萬多次的歷史測量數據；7.能將所測記錄數據通過RS232C傳送到上位計算機；8.本實用新型測量精度高；制造成本低，便于推廣和普及；應用范圍廣，還可用公路橋等的測量。
附圖圖面說明如下
圖1為本實用新型的原理框圖；圖2-4為本實用新型的電路原理圖。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳述參見圖1，本實用新型采用電池供電，其主要包括微型單片計算機控制單元1，I2C總線電路2，存儲器3，脈沖鑒別處理電路4，液晶顯示屏5，電平轉換電路6，信號轉換電路7，存儲器選擇譯碼電路8，速度傳感器9，拾振器及信號放大電路10。打開電源本實用新型即處于工作狀態。當有列車通過時，速度傳感器9將檢測到的脈沖信號送至脈沖鑒別處理電路4，經處理后輸出一與速度相關的脈沖信號送至微型單片計算機控制單元1檢測脈沖寬度即時間，經過計算后得出速度量；拾振器及信號放大電路10將檢測到的振動信號經放大處理后送到信號轉換電路7，信號轉換電路7輸出數字量送到微型單片計算機控制單元1，由其處理運算速度量和振動量，并將測量結果送到液晶顯示屏5，并通過電平轉換電路6輸出RS232C標準串行通信信號。I2C總線電路2與微型單片計算機控制單元1以I2C總線接口標準及通信協議相連接，為本實用新型提供測量日期、時間及存儲有關輸入參數。微型單片計算機控制單元1通過存儲器選擇譯碼電路8對存儲器3進行地址選擇后將測量數據、測量的日期和時間數據保存到存儲器3。
參見圖2，I2C總線電路2主要由時鐘日歷芯片D10、存儲器D11組成。其中，D10是一種具有I2C總線接口的、低電壓的、內部包含RAM的時鐘日歷芯片，為本實用新型提供測量的日期和時間信息；D11是串行I2C總線接口的EEPROM存儲器，主要用來存儲有關設定參數。時鐘日歷芯片D10、存儲D11的數據線SDA和時鐘線SCL分別接至微型單片計算機控制單元1中的單片機D1，與單片機D1以I2C總線通信協議進行數據交換。存儲器選擇譯碼電路8主要由電阻R2、電容C3、與非門D5、譯碼器D13、鎖存器D14組成。譯碼器D13將本實用新型的存儲空間分為32KRAM和1M-byte的非易失存儲器，鎖存器D14輸出連接至存儲器的片選信號和高位地址上，由此將1M-byte的非易失存儲器分為32K為一頁的32個存儲區。單片機D1的P27腳為‘0’時，與非門D5的3腳輸出為‘1’，鎖存器D14輸出為三態，因此選RAM區；選Flash PEPROM區時，單片機D1的P27腳先為‘0’，通過譯碼器D13產生鎖存器D14的寫信號，再由單片機D1將選擇的‘頁’通過數據總線寫入鎖存器D14，在‘頁’選擇好后，單片機D1的P27腳輸出‘1’，此時譯碼器D13輸出全為‘1’，與非門D5的輸出為‘1’，經反向器后使鎖存器D14的輸出有效，通過鎖存器D14可輸出32個‘頁’選擇。電阻R2、電容C3、與非門D5是為保證系統上電時鎖存器D14的輸出為三態，確保存儲器D8、D9不被選通。單片機D1初始化完成后，當電容C3的電壓升到一定高時，與非門D5的輸出狀態由微型單片計算機控制單元1控制。
參見圖3，存儲器3是由存儲器D6、D8、D9構成的大于1M-byte的存儲器。其中，存儲器D6為8K隨機RAM存儲器。存儲器D8、D9分別為512K-byte Flash PEPROM存儲器，并構成1M-byte的非易失存儲器。存儲器D6、D8、D9的數據總線與單片機D1的P00-P07腳連接，其A0-A14地址線及讀、寫控制線分別與單片機D1的A0-A14地址線及讀、寫控制線相連，由此使單片機D1可對Flash PEPROM進行以32K為一‘頁’的讀寫，使本實用新型能夠記錄32768次的測量結果。
參見圖4，電平轉換電路6中，ICL232電平轉換芯片D3與單片機D1的TXD，RXD相連，將TTL電平轉換為RS23C標準電平，或將RS232C標準電平轉換為TTL。脈沖鑒別處理電路4的電源為+12V，主要由比較器D15、D16、D21和與門D17-D18及或門D19和D觸發器D20組成。速度傳感器9用于檢測速度，兩個感應傳感器輸出脈沖信號分別為V1，V2。在列車通過時，速度傳感器9輸出脈沖信號，并送至比較器D15、D16的輸入端，經其整形處理后，分別通過與門D17、D18、或門D19送至D觸發器D20的CK端，由D觸發器D20產生一與兩傳感器輸出脈沖間隔相同的脈沖，該脈沖經比較器D21電平轉換后送至單片機D1，由單片機D1檢測該脈沖的寬度時間，以計算列車速度。比較器D15、D16、D21采用的是輸出集電極開路的四電壓比較器芯片。信號轉換電路7由多路模擬開關D2和A/D轉換器D7組成，它接收拾振器及信號放大電路10輸出的信號I1、I2、I3。由微型單片計算機控制單元1控制模擬開關D2通道切換，并啟動A/D轉換器D7。A/D轉換器D7的12位數據由單片機D1控制，以8位形式分時輸出。
本實用新型中，為使存儲器空間擴展到足夠大，存儲器選擇譯碼電路8的存儲器還可采用RAM，EPROM等；電平轉換電路6還可采用RS422或RS485等轉換芯片；I2C總線電路2中的時鐘電路還可采用MC146818等接口形式的電路。
權利要求1.一種便攜式橋梁橫向振動檢測儀，包括微型單片計算機控制單元(1)、液晶顯示屏(5)、速度傳感器(9)和拾振器及信號放大電路(10)，其特征在于所述速度傳感器(9)的輸出端經脈沖鑒別處理電路(4)接微型單片計算機控制單元(1)，所述拾振器及信號放大電路(10)的輸出端經信號轉換電路(7)接微型單片計算機控制單元(1)，所述液晶顯示屏(5)的輸入端接微型單片計算機控制單元(1)的輸出端，電平轉換電路(6)接于微型單片計算機控制單元(1)的串行口，I2C總線電路(2)接于微型單片計算機控制單元(1)的接口，所述微型單片計算機控制單元(1)和存儲器選擇譯碼電路(8)均與存儲器(3)連接；所述微型單片計算機控制單元(1)主要由單片機D1構成；所述存儲器(3)由存儲器D6、D8、D9構成，所述存儲器D6、D8、D9的數據總線與單片機D1的P00-P07腳連接，其A0-A14地址線及讀、寫控制線分別與單片機D1的A0-A14地址線及讀、寫控制線相連；所述電平轉換電路(6)包括電平轉換芯片D3，其與單片機D1的TXD、RXD相連接。
2.如權利要求1所述的便攜式橋梁橫向振動檢測儀，其特征在于所述的脈沖鑒別處理電路(4)主要由比較器D15、D16、D21和與門D17-D18及或門D19和D觸發器D20組成，所述比較器D15、D16的輸入端分別接所述速度傳感器9的輸出，所述比較器D15、D16的輸出分別通過與門D17-D18、或門D19接至D觸發器D20的CK端，所述D觸發器D20的輸出經比較器D21接至所述單片機D1。
3.如權利要求2所述的便攜式橋梁橫向振動檢測儀，其特征在于所述的比較器D15、D16、D21分別是輸出集電極開路的四電壓比較器芯片。
4.如權利要求1或2所述的便攜式橋梁橫向振動檢測儀，其特征在于所述的信號轉換電路(7)包括多路模擬開關D2，其輸入端接所述收拾振器及信號放大電路(10)的輸出端，其輸出端經A/D轉換器D7接入單片機D1。
5.如權利要求4所述的便攜式橋梁橫向振動檢測儀，其特征在于所述構成存儲器(3)的存儲器D6為8K隨機RAM存儲器；所述存儲器D8、D9分別為512K-byte Flash PEPROM存儲器，其構成1M-byte的非易失存儲器。
6.如權利要求5所述的便攜式橋梁橫向振動檢測儀，其特征在于所述的I2C總線電路(2)由時鐘日歷芯片D10、存儲器D11構成，所述時鐘日歷芯片D10、存儲器D11分別通過其數據線SDA和時鐘線SCL接至單片機D1。
7.如權利要求6所述的便攜式橋梁橫向振動檢測儀，其特征在于所述的存儲器選擇譯碼電路(8)包括相串接的電阻R2、電容C3，其與譯碼器D13相接，所述相串接的電阻R2、電容C3的接點經與非門D5接鎖存器D14。
專利摘要一種便攜式橋梁橫向振動檢測儀，其速度傳感器的輸出端經脈沖鑒別處理電路接微型單片計算機控制單元，拾振器及信號放大電路的輸出端經信號轉換電路接微型單片計算機控制單元，液晶顯示屏的輸入端接微型單片計算機控制單元的輸出端，電平轉換電路接于微型單片計算機控制單元的串行口，I
文檔編號G01D21/02GK2549433SQ0222487
公開日2003年5月7日 申請日期2002年5月21日 優先權日2002年5月21日
發明者楊永毅, 朱瑞龍, 王保軍, 王運 申請人:武顯榮
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
