[發(fā)明專利]一種基于張力傳感器的微小位移變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810103280.7
• 申請(qǐng)日: 2018-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN108413920B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡志剛;趙齊樂;李鵬博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B21/32
• 分類號(hào): G01B21/32
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 魏波

1.一種基于張力傳感器的微小位移變形監(jiān)測(cè)方法，采用基于張力傳感器的微小位移變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；

其特征在于：所述系統(tǒng)包括張力傳感器、彈簧、鋼絲、通信裝置、供電裝置；若存在兩個(gè)待監(jiān)測(cè)點(diǎn)，則其中一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)直接與彈簧相連，另外一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝張力傳感器，彈簧和張力傳感器之間使用鋼絲連接起來并在傳感器量程之內(nèi)拉緊鋼絲，供電裝置給傳感器供電后傳感器獲取的張力數(shù)據(jù)通過通信裝置把數(shù)據(jù)回傳給用戶；

所述方法包括以下步驟：

步驟1：張力傳感器零點(diǎn)校準(zhǔn)；

在張力傳感器無外力作用下，直接從張力傳感器獲取初始張力讀數(shù)，計(jì)為F₀；

步驟2：張力傳感器張力系數(shù)校準(zhǔn)；

將彈簧通過鋼絲連接至張力傳感器；借助可伸縮彈簧，在測(cè)量外力F_i作用下，彈簧拉伸長度L_i，i＝1、...、N，N≥2；

步驟3：計(jì)算所得測(cè)量數(shù)據(jù)的最優(yōu)張力系數(shù)估值

步驟4：確定兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)一維相對(duì)位移及速率；

步驟5：確定監(jiān)測(cè)網(wǎng)二維相對(duì)位移；

步驟5中的具體實(shí)現(xiàn)包括以下子步驟：

步驟5.1：設(shè)2個(gè)參考點(diǎn)A、B的二維坐標(biāo)為A(x_a，y_a)、B(x_b，y_b)以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)初始狀態(tài)值為計(jì)算監(jiān)測(cè)點(diǎn)P₁(x₁，y₁)相對(duì)于初值的二維坐標(biāo)位移量：

其中，N為設(shè)計(jì)矩陣；

為AP₁基線當(dāng)前時(shí)刻和初始時(shí)刻讀取的張力值，為BP₁基線當(dāng)前時(shí)刻和初始時(shí)刻讀取的張力值；

步驟5.2：已知點(diǎn)A、B確定P₁的二維坐標(biāo)，再由B和P₁確定P₂的平面坐標(biāo)；以此類推，確定后續(xù)各點(diǎn)的二維坐標(biāo)；

步驟6：獲取被監(jiān)測(cè)點(diǎn)二維坐標(biāo)時(shí)間序列以及形變速率的時(shí)間序列，從而得到被監(jiān)測(cè)點(diǎn)的形變趨勢(shì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于張力傳感器的微小位移變形監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：步驟3中，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于張力傳感器的微小位移變形監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：步驟4中的具體實(shí)現(xiàn)包括以下子步驟：

步驟4.1：在監(jiān)測(cè)區(qū)選取堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定的點(diǎn)位建立2個(gè)參考點(diǎn)，將張力傳感器固定在其中一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，將鋼絲一頭與張力傳感器相連，另一頭與彈簧相連并固定在另一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上；

步驟4.2：通過通信裝置從張力傳感器中實(shí)時(shí)讀取張力值，確定任意時(shí)刻t的張力F_t與彈簧的變形量L_t關(guān)系；

步驟4.3：確定任意兩個(gè)采樣時(shí)刻t_i、t_j的兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)一維相對(duì)位移變化

則：

其中，從張力傳感器中直接讀?。?/p>

速率為：