[實(shí)用新型]結(jié)構(gòu)表面風(fēng)雨荷載的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520797507.4
• 申請(qǐng)日: 2015-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN205049281U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁曉龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 袁曉龍
• 主分類號(hào): G01L5/00
• 分類號(hào): G01L5/00
• 代理公司: 昆山四方專利事務(wù)所 32212
• 代理人: 盛建德;段新穎

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及結(jié)構(gòu)表面動(dòng)力荷載的監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種結(jié)構(gòu)表面風(fēng)雨荷載的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

以結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載下的線性行為為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范隨著現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)高度、跨度、外形面積的進(jìn)一步加大，新材料、新體系的進(jìn)一步推廣，風(fēng)、雨荷載及其耦合效應(yīng)越來(lái)越受到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者的重視，現(xiàn)行高層規(guī)范已將風(fēng)荷載考慮在設(shè)計(jì)荷載中。但是由于缺少實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)于高度非線性的風(fēng)、雨荷載在設(shè)計(jì)或者實(shí)驗(yàn)中缺少參考值。所以對(duì)于風(fēng)、雨荷載這種微弱荷載，開(kāi)發(fā)微小量程的荷載傳感器十分必要。

現(xiàn)有的測(cè)量風(fēng)雨等微弱荷載的傳感器的敏感元件如MEMS元件，價(jià)格高昂，不易于廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種利用壓電陶瓷聚合物監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)表面風(fēng)雨荷載的系統(tǒng)，能夠有效的解決微小風(fēng)雨荷載測(cè)量成本、測(cè)量精度的問(wèn)題，適合于大量推廣使用。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種結(jié)構(gòu)表面風(fēng)雨荷載的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括信號(hào)采集系統(tǒng)和傳感器封裝體，所述傳感器封裝體粘貼于被測(cè)結(jié)構(gòu)外表面；所述傳感器封裝體包括包封材料和通過(guò)準(zhǔn)齊平無(wú)應(yīng)力封裝方法設(shè)于所述包封材料內(nèi)的排布成陣列的若干個(gè)壓電陶瓷傳感器，所述壓電陶瓷傳感器與所述信號(hào)采集系統(tǒng)相連接；所述壓電陶瓷傳感器能夠產(chǎn)生對(duì)應(yīng)其上風(fēng)雨荷載作用力的電荷脈沖信號(hào)，并傳輸給所述信號(hào)采集系統(tǒng)；所述信號(hào)采集系統(tǒng)能夠根據(jù)接收到的各個(gè)壓電陶瓷傳感器的電荷脈沖信號(hào)，分析處理得到作用在傳感器封裝體表面上的應(yīng)力場(chǎng)。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓電陶瓷傳感器的敏感元件為壓電陶瓷片；所述包封材料為防水、耐腐蝕的柔軟材料，排布成陣列的若干個(gè)壓電陶瓷片通過(guò)準(zhǔn)齊平無(wú)應(yīng)力封裝方法封裝在該柔軟材料內(nèi)。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓電陶瓷片呈方形，面積為25mm²；厚度為10mm，相鄰兩個(gè)壓電陶瓷片之間的間距為5mm。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)表面風(fēng)雨荷載的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)將若干個(gè)壓電陶瓷傳感器排布成陣列通過(guò)準(zhǔn)齊平無(wú)應(yīng)力封裝方法包封在包封材料內(nèi)形成傳感器封裝體，可以解決壓電陶瓷傳感器的壓電陶瓷片質(zhì)脆，防水性差的問(wèn)題，且壓電陶瓷傳感器相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中MEMS元件具有成本較低的顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)將傳感器封裝體使用環(huán)氧樹(shù)脂粘貼在被測(cè)結(jié)構(gòu)表面，可以利用壓電陶瓷傳感器對(duì)結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)雨荷載進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；通過(guò)信號(hào)采集系統(tǒng)連接各個(gè)壓電陶瓷傳感器，可以采集壓電陶瓷傳感器上由于風(fēng)雨荷載作用力產(chǎn)生的電荷脈沖信號(hào)，然后，根據(jù)接收到的各壓電陶瓷傳感器的電荷脈沖信號(hào)，分析處理得到作用在傳感器封裝體表面上的應(yīng)力場(chǎng)，即可以對(duì)結(jié)構(gòu)表面微小的風(fēng)雨荷載進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。因此，能夠有效的解決微小風(fēng)雨荷載測(cè)量成本、測(cè)量精度的問(wèn)題，適合于大量推廣使用。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型中傳感器封裝體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)表面風(fēng)雨荷載的監(jiān)測(cè)方法的工作原理圖；

結(jié)合附圖，作以下說(shuō)明：

1——信號(hào)采集系統(tǒng)2——傳感器封裝體

21——包封材料22——壓電陶瓷傳感器

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地理解本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明，其目的僅在于更好理解本實(shí)用新型的內(nèi)容而非限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

如圖1所示，一種結(jié)構(gòu)表面風(fēng)雨荷載的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括信號(hào)采集系統(tǒng)1和傳感器封裝體2，所述傳感器封裝體粘貼于被測(cè)結(jié)構(gòu)外表面；所述傳感器封裝體包括包封材料21和通過(guò)準(zhǔn)齊平無(wú)應(yīng)力封裝方法設(shè)于所述包封材料內(nèi)的排布成陣列的若干個(gè)壓電陶瓷傳感器22，所述壓電陶瓷傳感器與所述信號(hào)采集系統(tǒng)相連接；所述壓電陶瓷傳感器能夠產(chǎn)生對(duì)應(yīng)其上風(fēng)雨荷載作用力的電荷脈沖信號(hào)，并傳輸給所述信號(hào)采集系統(tǒng)；所述信號(hào)采集系統(tǒng)能夠根據(jù)接收到的各壓電陶瓷傳感器的電荷脈沖信號(hào)，分析處理得到作用在傳感器封裝體表面上的應(yīng)力場(chǎng)。這樣，通過(guò)將若干個(gè)壓電陶瓷傳感器排布成陣列通過(guò)準(zhǔn)齊平無(wú)應(yīng)力封裝方法包封在包封材料內(nèi)形成傳感器封裝體，可以解決壓電陶瓷傳感器的壓電陶瓷片質(zhì)脆，防水性差的問(wèn)題，且壓電陶瓷傳感器相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中MEMS元件具有成本較低的顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)將傳感器封裝體使用環(huán)氧樹(shù)脂粘貼在被測(cè)結(jié)構(gòu)表面，可以利用壓電陶瓷傳感器對(duì)結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)雨荷載進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；通過(guò)信號(hào)采集系統(tǒng)連接各個(gè)壓電陶瓷傳感器，可以采集壓電陶瓷傳感器上由于風(fēng)雨荷載作用力產(chǎn)生的電荷脈沖信號(hào)，然后，根據(jù)接收到的各壓電陶瓷傳感器的電荷脈沖信號(hào)，分析處理得到作用在傳感器封裝體表面上的應(yīng)力場(chǎng)，即可以對(duì)結(jié)構(gòu)表面微小的風(fēng)雨荷載進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。