[實用新型]基于鋼結構在線測控的單路電壓轉換電路

無效

• 申請號: 201120014246.6
• 申請日: 2011-01-17
• 公開（公告）號: CN201985760U
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 田鵬剛;陸建永;成琳;蒙偉
• 申請（專利權）人: 陜西省建筑科學研究院
• 主分類號: H02M3/16
• 分類號: H02M3/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及鋼結構建筑檢測、控制技術領域，特別涉及一種基于壓電主元桿件進行鋼結構動態性能在線測控的單路電壓轉換電路。

背景技術

鋼結構是目前應用最廣泛的工程結構形式之一，由于鋼材具有輕質高強的特性，截面比較開展纖細，所以常常造成結構發生動力性能奇異失穩破壞，并且這種破壞一旦發生，結構將隨之坍塌，導致災難性后果。因此，研究鋼結構的動態性能，掌握這一類結構的振動幅值、應力和頻率等特性，適時診斷其安全性，并采取相應技術控制措施，對社會生產及生活具有重大意義。

根據結構力學知識可以知道，鋼結構帶病工作時，其振動幅值、應力和頻率等動力特性會產生奇異，根據壓電主元桿件對鋼結構主要承力構件的動力特性進行在線檢測，及時掌握鋼結構的工作性能，必要時采取適當措施，避免或防止結構失穩倒塌。

壓電主元桿件工作主要原理是在普通桿件的適當部位集成壓電堆以形成壓電主元桿件，并將其集成在結構的關鍵部位，從而滿足承載、監測和驅動的功能要求。

現有的鋼結構建筑測、控技術主要情況如下：

(1)鋼結構建筑檢測和控制技術是分開實施的，兩者之間未能有效結合起來，不能實現實時檢測與控制。

(2)傳統主要方法是增大桿件的截面面積或控制桿件的長細比等，是一種被動的設防方法。不能很好的利用材料的力學特性，往往為了一種偶然荷載過大增大截面尺寸等。

(3)壓電材料是一種非常重要的功能性材料，具有獨特的正、逆壓電效應。即在特定方向施加壓力或拉力都會使晶體表面產生電荷，并且電荷的密度與施加外力的大小成比例，這就是正壓電效應。反之如果給壓電元件通以電流，則由于電場的作用會使壓電元件產生變形。這種效應實質上是一種機械場-電場等多物理場耦合的效應，可據此進行鋼結構承力桿件的實時檢測和控制。

(4)利用激勵電壓進行壓電主元桿件控制的局限性在于：壓電主元桿件只能承受壓應力，而不能承受或者僅能承受很小的拉力。因此，壓電主元桿件必須確保輸入的為正電壓。

實用新型內容

為了克服上述現有技術存在的缺陷，本實用新型提供一種基于鋼結構在線測控的單路電壓轉換電路，將壓電主元桿件檢測到的信號通過專用電源進行放大后，根據需要施加正向或者反向電壓進行控制，即可完全有效的實現對鋼結構動態性能測、控合一，可有效地對鋼結構的安全狀況實施在線檢測和鋼結構發生異常時的控制相結合。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下：

基于鋼結構在線測控的單路電壓轉換電路，包括相連接的電源電路與電壓轉換電路，所述電源電路部分的電壓輸出端連接電壓轉換電路的電壓輸入端。

所述電源電路使用24V鉛蓄電池提供電源，還包括三端穩壓器件、高頻濾波電容、發光二極管與保護二極管，限流電阻，開關等，

所述保護二極管的正向輸入端連接電源24V的正極，其負向輸出端連接一開關，通過所述開關控制整個電源部分。所述保護二極管具有單向導通作用，有利于保護電源部分。

所述三端穩壓器件的輸入端通過上述開關及保護二極管與電源24V正極連接，輸入電源電壓，其輸出端穩定輸出+5V；

所述高頻濾波電容有兩個，所述三端穩壓器件的輸入與輸出電路中均設置所述高頻濾波電容，用于過濾高頻率的不穩定電壓。

所述發光二極管用于指示燈，并串聯有限流電阻相匹配。

所述電壓轉換電路包括兩個繼電器與驅動芯片組成，所述兩個繼電器使用25W、輸入5V、線圈控制220V輸出繼電開關，實現正負電壓轉換功能。

進一步，所述繼電器的電壓輸入端連接上述電源電路部分中的三端穩壓器件輸出端+5V。

較佳地，所述驅動芯片選用高電壓、大電流達林頓驅動芯片MC1413。

本實用新型的有益效果是，準確性高、安全可靠，可有效地對鋼結構的安全狀況實施在線檢測和鋼結構發生異常時的控制相結合，實現了對鋼結構動態性能的測、控合一，實現了實時檢測與控制，提高了鋼結構的安全性。

附圖說明

圖1為本實用新型的電源電路示意圖。

圖2為本實用新型的電壓轉換電路示意圖。

具體實施方式：

為了使本實用新型的技術手段、創作特征與達成目的易于明白理解，以下結合具體實施例進一步闡述本實用新型。

實施例：

基于鋼結構在線測控的單路電壓轉換電路，包括相連接的電源電路與電壓轉換電路，所述電源電路部分的電壓輸出端連接電壓轉換電路的電壓輸入端。