李嘉波， 叶 敏， 李四维， 郭 健

(长安大学 工程机械国家重点实验室，陕西 西安 710064)

桥梁无线传感系统设计与分析

李嘉波， 叶 敏， 李四维， 郭 健

(长安大学工程机械国家重点实验室，陕西西安710064)

为满足桥梁监测的要求，对采集的数据实现无线传输，设计了数据无线采集传输系统。以STM微处理器和振弦式传感器为核心元件，对桥梁应变进行监测分析。分析了振弦式传感器的工作原理，对比分析了两种传统的激振原理，并结合两种激振方式的优缺点，提出了对低压扫频激振原理的改进方法，对激振电路进行了优化设计，同时设计了基于NRF905无线传感网络，完成了数据采集的无线发送和接收。实验结果表明：改进后的激振电路测量精度小于0.1 %，系统工作稳定，无线传输功能满足桥梁监测要求。

振弦式传感器； 激振电路； 无线传输； 信号处理

0 引 言

为了实时掌握桥梁结构的应变变化，需对不同位置进行监测，而目前大多数的监测系统采用有线模式完成数据的采集、传输，虽然其传输效率和传输精度均很高，但是实际测量中布线复杂，成本较高。将无线模式引入到监测系统中，可更好地解决有线传输可能出现的问题以及缺陷[1]。因此，设计了以无线传输模块NRF905为主的传输系统，搭载微处理器STM32，对数据进行采集、传输，对桥梁结构应变进行实时监测。

1 系统硬件设计

数据采集传输总体框架如图1所示。系统主要由STM32F103处理器，激振电路，拾振电路和无线收发模块组成。工作流程如下：1)STM处理器向传感器发出激振信号，使振弦式传感器的钢弦振动；……