[實用新型]一種現(xiàn)場可視化的應(yīng)變傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720269384.6
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN206593589U
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋思睿;劉華北;徐東升
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心42201
• 代理人: 梁鵬,曹葆青

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于土木工程監(jiān)測設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種現(xiàn)場可視化的應(yīng)變傳感器，其能夠及時地發(fā)現(xiàn)險情、實現(xiàn)現(xiàn)場和遠(yuǎn)程的同步預(yù)警，且能夠?qū)﹄U情進(jìn)行分級警示。

背景技術(shù)

在高樓、橋梁、隧道等大型建筑工程結(jié)構(gòu)中，隨著時間的推移，外部環(huán)境侵蝕、載荷作用和自身的材料老化等原因，會造成建筑工程結(jié)構(gòu)的本體產(chǎn)生形變和裂縫。對這些形變和裂縫的進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警，盡早采取應(yīng)對措施，能夠避免人員和財產(chǎn)的損失。現(xiàn)有的傳感器設(shè)備中，存在著以下缺陷：(1)現(xiàn)有的應(yīng)變監(jiān)測，過程十分復(fù)雜，需要先貼應(yīng)變片，再連接專業(yè)的應(yīng)變儀得到相關(guān)結(jié)果，而應(yīng)變片無法重復(fù)使用，而且在施工環(huán)境下不方便粘貼，專業(yè)的應(yīng)變儀則因為體積重量較大，不方便搬運至現(xiàn)場，而且現(xiàn)場的工人大多不會使用儀器，不能辨別測得的應(yīng)變值是否屬于危險等級；(2)應(yīng)變傳感器的應(yīng)變片感知的信號較弱，在后期的處理過程中容易丟失，造成預(yù)警不到位；(3)現(xiàn)有的應(yīng)變傳感器一般只在現(xiàn)場實現(xiàn)警報，而有很多的工程項目在比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，現(xiàn)場不一定有工作人員，因此，即使有預(yù)警也不一定能及時發(fā)現(xiàn)；(4)現(xiàn)有的應(yīng)變傳感器的警報系統(tǒng)只能對險情進(jìn)行警報，但是不能分級警報，導(dǎo)致工作人員不能及時安排合適的應(yīng)對措施。此外，現(xiàn)有的傳感器還具有處理系統(tǒng)復(fù)雜且造價高昂等缺點。

由于存在上述缺陷和不足，本領(lǐng)域亟需做出進(jìn)一步的完善和改進(jìn)，設(shè)計一種應(yīng)變傳感器，使其能夠及時地發(fā)現(xiàn)險情、實現(xiàn)現(xiàn)場和遠(yuǎn)程的同步預(yù)警，且能夠?qū)﹄U情進(jìn)行分級警示。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實用新型提供了一種現(xiàn)場可視化的應(yīng)變傳感器，包括彈性元件、應(yīng)變片、電路板和現(xiàn)場預(yù)警裝置，電路板上的電路對信號進(jìn)行處理，所述現(xiàn)場預(yù)警裝置包括警示燈、蜂鳴報警器和疏散指示。該傳感器無須人為干預(yù)，自身集成傳感、分析、比較、信息發(fā)布、預(yù)警等多種功能。該傳感器引入彈性元件，是為了是應(yīng)變片能重復(fù)使用，并省去施工中粘貼應(yīng)變片的復(fù)雜過程，使用更加方便，通過自身集成的警示燈(不同顏色對應(yīng)不同程度的結(jié)構(gòu)變形)實時顯示工程安全狀態(tài)，提供了一種能夠?qū)崟r、原位、易理解的工程監(jiān)測及預(yù)警方式，具有較好的預(yù)警效果。

為實現(xiàn)上述目的，按照本實用新型的一個方面，提供了一種現(xiàn)場可視化的應(yīng)變傳感器，其特征在于，其包括彈性元件、應(yīng)變片、電路板和現(xiàn)場預(yù)警裝置，

其中，所述彈性元件固定在被測結(jié)構(gòu)中，所述應(yīng)變片與所述彈性元件的表面形狀相同，且粘貼在彈性元件的中部，該應(yīng)變片與電路板相連接，將應(yīng)變片的形變轉(zhuǎn)化為電信號傳輸?shù)诫娐钒逯校鲭娐钒暹€與現(xiàn)場預(yù)警裝置連接，

所述電路板中包括平衡電橋、精密放大電路、信號處理模塊、STM32單片機和數(shù)傳模塊。

通過平衡電橋、精密放大電路等處理后的信號，能夠成倍放大以便于后續(xù)精確處理，而信號處理模塊、STM32單片機和數(shù)傳模塊能夠?qū)⒎糯蠛蟮男盘栟D(zhuǎn)化為數(shù)字信號，便于后續(xù)的傳輸和控制，提高警報的準(zhǔn)確性。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述彈性元件為啞鈴型.

優(yōu)選地，所述現(xiàn)場預(yù)警裝置包括警示燈、蜂鳴報警器和疏散指示。

優(yōu)選地，所述警示燈為LED燈且具有多種顏色，分別對應(yīng)不同級別的警報。

按照本較多的比較試驗表明，啞鈴型的彈性元件在安裝時易于固定，而通過采用不同顏色的警示燈結(jié)合蜂鳴警報器和疏散指示，來預(yù)警不同級別的危險級別，給予工作人員充足的時間對應(yīng)不同級別的險情，能夠?qū)p失降到最低。

按照本實用新型的另一方面，提供了一種基于應(yīng)變傳感器的現(xiàn)場可視化的安全預(yù)警方法，其特征在于，其采用如上所述的應(yīng)變傳感器，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1.將應(yīng)變傳感器中的應(yīng)變片粘貼在彈性元件上，再將彈性元件固定于被測結(jié)構(gòu)中，彈性元件隨被測結(jié)構(gòu)的變形而變形，從而得到被測結(jié)構(gòu)的初始應(yīng)變信號；

S2.將步驟S1中采集到的初始應(yīng)變信號通過電路板上的平衡電橋與精密放大電路處理，得到放大后的應(yīng)變信號；

S3.將步驟S2中得到的放大后的應(yīng)變信號傳入電路板上的數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊中的STM32單片機將放大后的應(yīng)變信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；

S4.將步驟S3中經(jīng)過STM32單片機處理后的數(shù)字信號分別傳輸至現(xiàn)場預(yù)警系統(tǒng)和云平臺預(yù)警系統(tǒng)，從而實現(xiàn)現(xiàn)場預(yù)警和遠(yuǎn)程控制。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在步驟S4中，現(xiàn)場預(yù)警是依據(jù)預(yù)先劃分的若干個危險等級，將步驟S3中經(jīng)過STM32單片機處理后的數(shù)字信號劃入相應(yīng)的危險等級，并控制對應(yīng)的現(xiàn)場預(yù)警裝置進(jìn)行預(yù)警顯示。

優(yōu)選地，在步驟S4中，所述現(xiàn)場預(yù)警裝包括警示燈、蜂鳴報警器和疏散指示。