[實用新型]一種機電式裂縫感知器

有效

• 申請號: 201521011194.1
• 申請日: 2015-12-07
• 公開（公告）號: CN205175354U
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 趙挺生;周煒;朱水元;王嘯;王兵;劉文;張勇;張力;梁江波;胡敏;李亞平
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本實用新型屬于工程測量領域，更具體地，涉及一種機電式裂縫感知 器。

背景技術

混凝土、砌體等建筑結構在建設和使用過程中均會出現不同程度、不 同形式的裂縫，結構物裂縫擴展會引起滲漏、保護層剝落、鋼筋銹蝕、混 凝土碳化等現象，從而影響結構正常使用和安全。裂縫監測是評估裂縫危 害程度的重要手段，而裂縫具有時空隨機性的特點，常規的裂縫監測大多 依賴于技術人員手持設備進行定期檢測，難以實現結構裂縫的全面、長期、 實時自動監測。此外，由于裂縫寬度的數值很小，通常都在0.01mm到0.1mm 級別，常規測量手段無法做到精確測量。能夠長期實時以較高精度測量裂 縫的設備通常是基于圖像式的，設備費用很高。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種機電式 裂縫感知器，其成本低，經濟效益高，用于結構物的裂縫寬度或位移高精 度、自動、實時監測。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種機電式裂縫感知器，其包括 裂縫放大感知模塊、控制模塊、編碼器和顯示模塊，裂縫放大感知模塊包 括光電傳感器和機械式裂縫放大器，其中：

所述控制模塊分別連接所述編碼器、顯示模塊；

所述裂縫放大感知模塊一端與編碼器連接，另一端用于連接待測結構；

所述機械式裂縫放大器采用杠桿進行單級或多級機械放大實際的裂縫， 其中杠桿的短臂端用于輸入待測結構的裂縫狀態，杠桿的長臂端用于輸出 經放大后的裂縫狀態；

所述光電傳感器用于感知所述放大后的裂縫狀態，產生對應電信號， 并將對應電信號傳輸至編碼器；

所述編碼器用于將光電傳感器提供的電信號轉換成數字信號，傳送給 所述控制模塊；

所述控制模塊用于對接收的數字信號進行處理，得到實際的裂縫值， 并傳送給所述顯示模塊予以顯示。

作為上述技術方案的改進，該機電式裂縫感知器還可以包括與所述控 制模塊相連的外部接口，用于將接收的裂縫值向外傳輸；外部接口為RFID 接口，以實現無線傳輸。

作為上述技術方案的進一步改進，所述機械式裂縫放大器為單級放大， 包括位移放大杠桿和位移傳動桿；

所述位移放大杠桿通過杠桿轉軸固定在裝置承臺上，位移放大杠桿的 中部位于第三限制槽內，且第三限制槽固定在所述裝置承臺上，使位移放 大杠桿只能旋轉；

所述位移放大杠桿遠離所述杠桿轉軸的一端即長臂端的上側安裝所述 光電傳感器，位移放大杠桿靠近杠桿轉軸的一端即短臂端與所述位移傳動 桿通過接觸軸進行點接觸，且位移傳動桿頂端安裝有第二限制槽；

所述位移傳動桿的中部兩側安裝有第一限制槽，且第一限制槽固定在 裝置承臺上，保持位移傳動桿只能沿豎向軸線移動。

所述機械式裂縫放大器工作時，待測結構的裂縫或潛在裂縫的一側固 定在所述位移傳動桿端頭固定點，另一側固定在所述裝置承臺上；

當裂縫發生變化時，所述位移傳動桿在豎向軸線方向移動時，固定在 位移傳動桿上的接觸軸接觸位移放大杠桿，帶動位移放大杠桿旋轉，當裂 縫寬度增大時，所述位移放大杠桿沿著順時針方向，裂縫寬度減小時，所 述位移放大杠桿逆時針轉動。

所述裂縫寬度H1等于L1*H2/L2，其中，L1為短臂長，L2為長臂長， H2為光電傳感器感知到的位移狀態。

所述機械式裂縫放大器可以為兩級或三級連續放大；所述光電傳感器 為對射式或反射式。

本實用新型提供的機電式裂縫感知器能夠高精度地實時監測0.01mm到 1mm級別的裂縫。具體而言，本實用新型所構思的以上技術方案與現有技術 相比，能夠取得下列有益效果：

1)本實用新型的機械式裂縫放大器能夠放大待測的微小裂縫，因此具 有高精度測量作用；

2)本實用新型的單級或多級杠桿放大原理可以對微小位移進行高精度 有效放大；

3)本實用新型的光電傳感器能夠實時感知經機械式裂縫放大器放大后 的裂縫寬度信息，因此具有長期、實時自動監測作用；

4)本實用新型對于生產過程中的工程結構物的裂縫能夠實時高精度對 裂縫發展進行監測，對于安全生產監測有重大意義。

附圖說明

圖1為機電式裂縫感知器總體結構示意圖；

圖2為單級機械式裂縫放大器的平面圖；