[發明專利]一種監測混凝土動力損傷過程的埋入式高精度雙軸傾角儀

無效

• 申請號: 201110257711.3
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102435132A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 侯爽;肖文舉;張海濱;歐進萍
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明涉及一種用來監測混凝土結構動力損傷過程的埋入式高精度雙軸傾角儀，尤其是可以監測混凝土內部關鍵部位的動態轉動過程的傾角傳感器。

背景技術

混凝土結構是量大面廣的土木工程結構，在役期間可能遭受地震、臺風、碰撞等動力災變作用，造成結構關鍵部位如梁柱節點處產生轉角，利用轉角的信息可推算結構構件的變形，用以評估結構的損傷狀態。為了得到混凝土結構動力損傷過程中的關鍵部位的轉角信息，最直接有效的方法就是在結構的關鍵部位埋入傾角傳感器。

目前，市場上傾角儀種類很多，但是針對混凝土結構的損傷監測存在一些不足，如傳統的水泡式傾角儀，肉眼觀察、人為因素大、測量誤差大；普通的單擺式傾角儀，必須等擺處于穩定位置時才能得出正確結果，多用于靜態測量；現有的應變式、電容式、電感式傾角儀產品為量程范圍固定，這樣會造成由于量程不匹配而帶來的傳感器精度降低的問題；現有的傾角儀產品的輸出信號為電壓信號或頻率信號，缺少信號放大及A/D轉換過程，不能直接接入計算機進行實時監測分析，給監測過程帶來不便。

本發明——一種監測混凝土動力損傷過程的埋入式高精度雙軸傾角儀，由傾角傳感器系統(包括SCA100T傳感芯片、集成電路板、金屬保護殼、金屬頂蓋、環氧樹脂、密封膠及導線)、數據采集器(包括信號調理系統、AD轉換器、通信系統)組成。本發明的測量原理是基于重力加速度的變化，測量出角度的變化，分辨率可達0.005°(±10°測量范圍)。通過不同的地址編碼，可方便、快捷地組成多點傳感器網絡測量系統。

發明內容

針對混凝土結構動力損傷過程中構件截面轉角較小的特點，為克服現有的傾角儀在測量精度、動態測量穩定性、輸出信號轉換等問題，本發明提供了一種監測混凝土結構動力損傷過程的埋入式高精度雙軸傾角儀，該發明有效地解決了上述問題，量程根據結構動力反應過程可在±1～±90°范圍內選擇，通過合理確定量程可提高測量精度，且制作簡單，性能穩定，易于在土木工程領域大量推廣使用。

本發明的技術方案如下：

一種監測混凝土動力損傷過程的埋入式高精度雙軸傾角儀結構，包括：傾角傳感器(包括SCA100T傳感芯片、集成電路板、金屬保護殼、金屬頂蓋、環氧樹脂、密封膠及導線)、采集器(包括信號調理系統、AD轉換器、通信系統)。利用導線將傾角傳感器與采集器相連，每個采集器可以同時接入多個傾角儀，各個采集器與信號調理系統(8)通過RS232(RS485/422，USB)接口相連，再經過AD轉換器(9)后即得到數字信號，利用通信系統(10)將此信號傳輸至計算機，即可實時監測混凝土結構的動態傾角。

上述傾角傳感器的具體做法為：將傾角傳感芯片SCA100T與集成電路板焊接為一體，并在電路板上刷一層防潮膠，利用環氧樹脂將電路板與金屬保護外殼粘為一體，風干24小時后，用密封膠填灌于金屬保護殼內的其余空間，最后利用激光將金屬頂蓋與金屬保護殼焊為一體，即形成傾角傳感器。

本發明的有益效果：

1.本發明將信號調理系統分離出傾角傳感器之外，一方面可以減少傳感器的體積從而減小對原結構的影響，另一方面可以靈活的根據實際需要調整量程，提高測量的精度。

2.本發明將采集器(包括信號調理系統、AD轉換器、通信系統)與傾角傳感器作為一套系統開發出來，輸出信號為計算機直接可讀取的數字信號，為后期信號處理提供了方便。

3.本發明較同類產品動態響應良好，測量范圍可達到0-28Hz，且構造簡單、性能穩定，適用于土木工程中的廣泛應用。

附圖說明

圖1是本發明的埋入式高精度雙軸傾角儀的芯片結構示意圖。

圖2是本發明的埋入式高精度雙軸傾角儀的結構示意圖。

圖中：1SCA100T芯片；2金屬保護外殼；3集成電路板；4環氧樹脂；5密封膠；6金屬頂蓋；7導線；8信號調理系統；9AD轉換器；10通信系統。

具體實施方式

以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施過程。