[發(fā)明專利]預應力鋼絞線預應力測量裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510315049.0
• 申請日: 2015-06-10
• 公開（公告）號: CN104880273A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發(fā)明（設計）人: 張奔牛
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶交通大學
• 主分類號: G01L5/10
• 分類號: G01L5/10
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)監(jiān)測領域，具體涉及一種預應力鋼絞線預應力測量裝置及使用該裝置進行預應力測量的方法。

背景技術(shù)

目前預應力鋼絞線的預應力測量方法主要由磁通量法、聲傳感法、微壓痕技術(shù)以及光纖傳感技術(shù)等。聲傳感利用超聲波信號在材料中發(fā)射、衍射過程中出現(xiàn)的傳播速度、幅度、頻率等變化，但測量精度不高；微壓痕檢測通過在微細剛性材料陣列中壓入受測材料，從而測量材料對微納入材料的壓入抵抗能力及反應情況，確定材料的力學性質(zhì)，但在預應力鋼絞線受力狀態(tài)下確定應力狀態(tài)的方法無確定結(jié)果，并且會對鋼絞線產(chǎn)生一定的損傷；光纖傳感技術(shù)預先把布拉格光柵傳感器預埋進預應力砼內(nèi)部的方法來實現(xiàn)檢測，但隨著時間推移，傳感器老化加劇，嚴重影響測量準確性；磁通量法利用鋼材的電磁效應來分析應力分布及損傷等與電磁特性變化的一般規(guī)律，但預應力混凝土中預應力鋼絞線受力，且無法加載磁性線圈而無法使用；綜上，對于預應力鋼絞線的預應力測量，目前還沒有合適準確的方法。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種預應力鋼絞線預應力測量裝置以及應用該裝置進行預應力測量的方法。

本發(fā)明的目的之一是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，預應力鋼絞線預應力測量裝置，包括開關單元、充電模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，所述開關單元通過鋼絞線給充電模塊充電，所述數(shù)據(jù)處理模塊采集鋼絞線的輸入信號和鋼絞線的輸出信號，所述數(shù)據(jù)處理模塊將鋼絞線的輸入信號和鋼絞線的輸出信號轉(zhuǎn)化為充電模塊的充電時間信號，通過充電時間的變化量得到鋼絞線電感的變化量，進而得到鋼絞線的預應力變化量。

本發(fā)明的目的之二是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種預應力鋼絞線預應力測量方法，包括：

a.通過開關單元向鋼絞線的輸入端施加開關信號并給充電模塊充電；

b.采集鋼絞線輸入端和輸出端的信號；

c.將鋼絞線的輸入信號和輸出信號轉(zhuǎn)化為充電模塊的充電時間信號；

d.通過充電時間的變化量得到鋼絞線電感的變化量，進而得到鋼絞線的預應力變化量。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點：

a.實現(xiàn)無損測量，使用本方法，可以實現(xiàn)一種方便快捷的預應力檢測，無條件限制，可以適合各種場合的預應力檢測；

b.設備集成化程度高，測量精度高，穩(wěn)定性好，能夠滿足長期監(jiān)測的需求；

c.不受外界環(huán)境影響，能夠反映出結(jié)構(gòu)的真實受力狀態(tài)。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中：

圖1為本發(fā)明的原理框圖；

圖2為本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)電路圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；應當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明提供一種預應力鋼絞線預應力測量裝置，包括開關單元、充電模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，所述開關單元通過鋼絞線給充電模塊充電，所述數(shù)據(jù)處理模塊采集鋼絞線的輸入信號和鋼絞線的輸出信號，所述數(shù)據(jù)處理模塊將鋼絞線的輸入信號和鋼絞線的輸出信號轉(zhuǎn)化為充電模塊的充電時間信號，通過充電時間的變化量得到鋼絞線電感的變化量，進而得到鋼絞線的預應力變化量。

優(yōu)選的，所述開關單元包括MOS管，所述MOS管的柵極接控制信號，MOS管的源極接鋼絞線的輸入端，MOS管的漏極接V_CC。

優(yōu)選的，所述充電模塊為電容，電容的一端接地，另一端接鋼絞線的輸出端。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括第一非門、第二非門、第一與非門、第二與非門、計數(shù)器和MCU，所述第一非門的輸入端與鋼絞線的輸出端連接，第一非門的輸出端與第一與非門的第一輸入端連接，所述第一與非門的第二輸入端與鋼絞線的輸入端連接，第一與非門的輸出端與第二非門的輸入端連接，第二非門的輸出端與第二與非門的第一輸入端連接，第二與非門的第二輸入端接晶振信號，所述第二與非門的輸出端與計數(shù)器連接，所述計數(shù)器的輸出端與MCU連接。

在本發(fā)明中，定義第一與非門的第一輸入端為b端，第二輸入端為a端，第二與非門的第一輸入端為c端，輸出端為d端。

由單片機控制mos管Q1給鋼絞線連接的電容進行充電控制，根據(jù)電路可以得到如下邏輯過程：

①初始狀態(tài)：a邏輯電平＝0；b邏輯電平＝1；c邏輯電平＝0；

②充電過程：a邏輯電平＝1；b邏輯電平＝1；c邏輯電平＝1；

③充電達到門控開啟電平：a邏輯電平＝1；b邏輯電平＝0；c邏輯電平＝0；