● 摘要
随着桥梁建筑数量的逐年增加，桥梁的可靠性、安全性和耐久性等问题受到了人们越来越多的关注，为了保证桥梁能够长期安全的使用，需要对其结构进行健康监测。其中桥梁的应变情况是表征桥梁运营状况的重要指标。因此，如何实现桥梁微小应变的准确测量，是桥梁应变测量领域的一个关键问题。
现有的有线应变测量系统存在安装维护困难等问题，而且不易扩展。随着无线传感器网络技术的不断深入研究，结构监测领域也成为其一个重要的应用方向和研究热点。它凭借高效便捷的测量特点和低成本的优势，能够很好的解决传统有线测量的不足之处，在桥梁应变监测领域具有很好的应用价值，因此对桥梁结构的应变传感器无线组网与应变数据采集的研究是非常必要的。
基于以上的研究背景，本课题为了解决桥梁应变测量的关键性问题，主要从以下两个方面展开论文的研究工作：
在桥梁应变传感器的设计中，论文首先分析了应变式传感器的研究背景与设计需求。然后学习研究了电阻应变传感器的原理以及材料力学中的相关知识，作为传感器设计的理论基础。接着，从整个桥梁的动应变测量实际情况出发，设计最适合的传感器结构，确保传感器可以满足桥梁动应变测量的需要；最后，按照一般传感器的设计流程，将传感器由设计变为实际可用的传感器并进行实际的试验，确保传感器能达到预计的测量效果，实现实际的工程应用。
在桥梁应变无线测量系统的设计中，论文首先分析了桥梁无线应变测量系统设计的总体需求，然后根据桥梁的建筑构造特点，分析并选择合适的无线通信协议，对桥梁无线传感器网络拓扑结构进行整体规划设计，提出合适的系统方案。系统主要从无线应变采集网络和上位机两个方面来实现的。其中，桥梁无线应变采集网络的实现主要是基于三种类型节点软件的设计和功能实现，然后，针对节点的能量消耗情况，论文分析了无线应变测量系统的能耗影响因素，研究和实现无线应变采集系统的低功耗措施。最后，设计并实现了系统的上位机软件部分，上位机通过串口将采集到的数据提取并存储到数据库中，并能够实现无线传感器网络的命令控制、历史采集数据查询等功能。