CN102565309A - 幕墙玻璃爆裂倾向的检测设备及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种幕墙玻璃爆裂倾向的检测设备及其检测方法，利用应变材料，对玻璃扭曲变形程度进行检测，应变片压力传感器通过负压吸附装置与被测量玻璃表面紧密接触，理想状态下，应变片的形变与玻璃完全一致，通过测量检测电路对该变形信号进行处理，可以确定幕墙玻璃变形程度，通过计算间接得到玻璃内部应力大小，从而可以方便、快捷、实时实地的对幕墙玻璃进行安全检测。本发明具有以下有益效果：1、测量方法从功能上实现了实时、实地和定量的快速测量，并且测量费用低、安全、方便、高效、准确。2、测量数据可准确及时送入计算机，并建立完整的检测数据库，以便存储，对以后定期测量评定提供良好的参考依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测设备，具体为幕墙玻璃爆裂倾向检测设备和检测方法；属于建筑装饰行业幕墙玻璃爆裂倾向及预防检测技术领域。
背景技术
玻璃幕墙是当代的一种新型墙体，随着我国经济的发展被广泛使用已经有一二十年的历史，它赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，然而这种广泛的使用也带来了新的安全隐患——幕墙玻璃的爆裂！其严重程度已经危害到人身和财产的安全！为更好的预防和及时的发现这类隐患，对幕墙玻璃质量的检测显得尤为重要，现就对幕墙玻璃爆裂的原因进行简单分析。
现在玻璃幕墙的结构基本为全玻幕墙和半玻幕墙，其中半玻幕墙又分为明框玻璃幕墙和隐框玻璃幕墙两种，玻璃固定方式上有吊装、玻璃钻孔螺栓固定、玻璃粘合剂胶固等方法，玻璃爆裂的原因有多种，现在以框架结构和胶固为例分析玻璃破裂的原因：
1、幕墙玻璃：普通浮法玻璃在钢化加热过程中不可避免的会有杂质侵入(如何侵入的暂时还没有完全的定论)，从而形成玻璃爆裂 的隐患，这种隐患可以在使用前进行质量检测剔除，玻璃在裁切等环节还有相关的工艺处理等等，这些我们不作说明。这里值得说明的是普通玻璃或浮法玻璃钢化后强度是增加了，但弹性变形能力减小了，即对平面平整度的要求极高，极小的表面形变都有可能引起玻璃自爆，这是玻璃爆裂极其重要的原因。
2、幕墙框架：幕墙框架安装完毕后都必须经过调整校准，保证平面度，然而随着时间的推移，建筑地基会下沉，墙面倾斜等，这些变化都会传到铝合金框架上面，并且玻璃固定后在静载荷和动载荷的作用下同样会造成框架变形，使平整度发生变化。
3、玻璃固定胶：玻璃粘结固定胶的涂抹也有严格的要求，比如胶膜的宽度和厚度等。这种胶在凝固后有良好的柔性，可以缓冲支撑框架变形对玻璃造成的影响，不过也是随时间推移，凝固的胶体也会出现老化现象，其柔性会降低，从而框架变形会传递到玻璃上面，使玻璃的应力加大，形成不安全因素。
4、施工因素：由于施工人员的技术水平差异，施工过程中每个环节不可避免的也会造成一定的差异，如框架安装过程中尺寸的差异、玻璃胶涂抹的均匀程度、紧固螺丝的松紧程度等等。
5、另外由于幕墙玻璃是户外使用，长时间的风吹、太阳暴晒、雨林、温度变化的不均匀等都会加剧玻璃自身的组织结构的变化，使玻璃变得更加脆弱，挠度系数下降，抗变形能力减弱。
通过以上对幕墙结构的分析(其它类型结构基本相同)可以看出，造成幕墙玻璃爆裂的直接原因都是外界因素的变化间接或直接导致 了玻璃形变的发生，改变了玻璃内部应力，如果这种形变在玻璃承受范围之内是可以的，超出以后，玻璃爆裂也就成为必然了。
由于幕墙玻璃爆裂所造成的社会危害，国家也相继出台了《玻璃幕墙的后期安全维护等规范》和相应的《管理办法》，然而对玻璃爆裂的原因分析和在线检测设备和技术的匮乏，仍然缺乏有效技术手段。尤其是对于使用中的玻璃幕墙的监测，目前属于技术空白。现在对幕墙玻璃的主要检测方法是，需要把玻璃从支撑框架中拆除下来，然后对玻璃进行检测，这种检测还是停留在幕墙玻璃装配工艺之前的基础上，这对于高层建筑，要重新搭架子，这部分成本会加在检测费用上。另外，在对老幕墙进行检测的时候，需要拆下来，一旦损坏了怎么办，十年前的幕墙玻璃和现在的已经完全不一样，再找到一块一模一样的装上去，可能性太小。而且，如果对每块玻璃进行鉴定，工作量将会特别巨大。而另外更重要的是玻璃的实际状态和应力变化是检测不到的。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种幕墙玻璃爆裂倾向的检测设备，以解决现有技术的上述问题。
本发明的另一个目的是为了提供这种检测设备的检测方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。
一种幕墙玻璃爆裂倾向的检测设备，包括：在线检测、处理、存储玻璃形变数据的测量装置和存储、处理、分析测量装置检测数据的 计算机；所述的测量装置包括：收容电子测量电路的机壳，机壳的顶部设置有把手；机壳的底部为一可与被检测玻璃接触的柔性基板，柔性基板上覆以应变片压力传感器；一根据压阻效应并将信号的放大和处理的电子测量电路与应变片压力传感器电连接；电子测量电路与柔性基板之间保留有足以让柔性基板和应变片压力传感器形变的空隙。
所述的柔性基板的两端设置有负压腔体，分别设置有：外部气体进入负压腔体的进气管和负压腔体气体出气的负压吸管；进气管和负压吸管的一端与被检测玻璃贴合的吸口外缘为柔性连接膜，柔性连接膜连接机壳与柔性基材；进气管和负压吸管的另一端分别为控制气体进入负压腔体的阀门操作按钮和连接外部负压发生器的连接头，以便于使柔性基板与被检测玻璃完全接触。
为了更进一步地在负压腔体与玻璃之间形成负压，防止漏气，在所述的机壳下面与被检测玻璃之间设置密封条。
所述的应变片压力传感器通过粘合剂与柔性基板紧密贴合。
所述的电子测量电路依次由惠斯通测量电桥模块、放大模块、信号处理模块、数据存储器和与计算机传输数据的通讯模块；并通过与之电连接的控制面板操控。
上述检测设备的检测方法为：应变片压力传感器组成应变电桥，并加入温度补偿电路，然后通过放大模块进行放大；放大模块将得到的反应玻璃形变物理量的标准电压信号传输至信号处理模块，由信号处理模块转化为数字量化由单片机读取并存入数据存储器芯片保存并为该次测量数据编码；由通讯模块与计算机连接传输，将存储在测 量装置中存储的采集数据送入计算机并由计算机读取和存储；计算机模型数据库根据测量的数据综合判断被测量玻璃的实际应力情况。
本测量设备中，被测量信号是变化非常缓慢的直流信号，因而对外界的高频信号能够较好的滤除，所述放大模块中的滤波电路采用无源RC一阶低通滤波器电路，同时为抑制工频干扰，还加入了带阻滤波器电路。
所述的信号处理模块中，主控芯片选用51增强型F系列单片机C8051F340，它是美国Silicon公司推出的完全集成的混合信号系统级芯片，内部集成AD转换器、看门狗定时器、64KFLASH程序存储器、256B+4KB的RAM、128B的非易失性存储器、UART串口电路、支持JTAG调试等等。C8051F340的片上资源很丰富，采用这种系统级SOC芯片，在很大程度上减少了外围元器件的数量，从而减少了元器件间的走线，有利于系统的可靠性和稳定性的提高，有利于系统的升级。
所述的通讯模块为RS232接口，能够方便的与上位机(PC计算机)相连，把存储在测量装置中存储的采集数据送入计算机。通讯接口电路由专用芯片MAX232组成，该芯片外围电路简单，单电源供电，功耗低等特点，符合所有的RS-232C技术标准。
通过以上对该装置的描述和测量电路的设计，可以看到，该装置对玻璃测量具有方便和快捷的特点，因而在实际应用中，可对玻璃进行多点和多方向的快速测量，不仅可以减小测量误差，同时也可提供建立全方位的三维立体数据，为计算机进一步分析判别提供了完整的技术数据。
本发明是利用应变材料(应变片压力传感器)，对玻璃扭曲变形程度进行检测，应变片压力传感器通过负压吸附装置与被测量玻璃表面紧密接触，理想状态下，应变片的形变与玻璃完全一致，通过测量检测电路对该变形信号进行处理，可以确定幕墙玻璃变形程度，通过计算间接得到玻璃内部应力大小，从而可以方便、快捷、实时实地的对幕墙玻璃进行安全检测。
本发明的设备和测量方法具有以下有益效果：1、测量方法从功能上实现了实时、实地和定量的快速测量，并且测量费用低、安全、方便、高效、准确。2、测量数据可准确及时送入计算机，并建立完整的检测数据库，以便存储，对以后定期测量评定提供良好的参考依据。
附图说明
图1为本发明设备的结构示意图；
图2为本发明硬件的信号传输流程图；
图中：1、机壳 2、进气管 3、进气阀操作按钮 4、把手 5、负压吸管 6、连接头 7、电子测量电路 8、柔性基板 9、应变片压力传感器 10、柔性连结膜 11、密封条。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。
如图1所述：一种幕墙玻璃爆裂倾向的检测设备，包括：在线检 测、处理、存储玻璃形变数据的测量装置和存储、处理、分析测量装置检测数据的计算机；所述的测量装置包括：收容电子测量电路4的机壳1，机壳1的顶部设置有把手4；机壳1的底部为一可与被检测玻璃接触的柔性基板8，柔性基板8上覆以应变片压力传感器9；一根据压阻效应并将信号的放大并处理的电子测量电路7与应变片压力传感器9电连接；电子测量电路7与柔性基板8之间设置有足以让柔性基板8和应变片压力传感器9形变的空隙。
所述的柔性基板8的两端设置有负压腔体，分别设置有：外部气体进入负压腔体的进气管2和负压腔体气体出气的负压吸管5；进气管2和负压吸管5的一端与被检测玻璃贴合的吸口外缘为柔性连接膜10，柔性连接膜10连接机壳1与柔性基材8；进气管3和负压吸管5的另一端分别为控制气体进入负压腔体的阀门操作按钮3和连接外部负压发生器的连接头6，以便于使柔性基板8与被检测玻璃完全接触。
为了更进一步地在负压腔体与玻璃之间形成负压，防止漏气，在所述的机壳1下面与被检测玻璃之间设置密封条11。
所述的应变片压力传感器通过粘合剂与柔性基板3紧密贴合。
如图2所示，所述的电子测量电路4包括惠斯通测量电桥模块、放大模块、信号处理模块、数据存储器和通讯模块；并通过与之电连接的控制面板操控。所述的应变片压力传感器组成应变电桥，并加入温度补偿电路，然后通过放大模块进行放大；放大模块将得到的反应玻璃形变物理量的标准电压信号传输至信号处理模块，由信号处理模 块转化为数字量化由单片机读取并存入数据存储器芯片保存并为该次测量数据编码；由通讯模块与计算机连接传输，将存储在测量装置中存储的采集数据送入计算机并由计算机读取和存储；计算机模型数据库根据测量的数据综合判断被测量玻璃的实际应力情况。
本测量设备中，被测量信号是变化非常缓慢的直流信号，因而对外界的高频信号能够较好的滤除，所述放大模块中的滤波电路采用无源RC一阶低通滤波器电路，同时为抑制工频干扰，还加入了带阻滤波器电路。
所述的信号处理模块中，主控芯片选用51增强型F系列单片机C8051F340，它是美国Silicon公司推出的完全集成的混合信号系统级芯片，内部集成AD转换器、看门狗定时器、64KFLASH程序存储器、256B+4KB的RAM、128B的非易失性存储器、UART串口电路、支持JTAG调试等等。C8051F340的片上资源很丰富，采用这种系统级SOC芯片，在很大程度上减少了外围元器件的数量，从而减少了元器件间的走线，有利于系统的可靠性和稳定性的提高，有利于系统的升级。
使用时，当柔性基体受力发生应力变化时，应变片压力传感器(电阻应变片)也一起产生形变，使电阻应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化；由于应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片压力传感器都组成应变电桥，并加入温度补偿电路，然后通过后续的放大器(放大模块)进行放大，把输出的标准电压信号传输给信号处理模块(A/D转换和CPU)。放大电路(放大模块)得到的反应玻璃形变物理量的电压信号经过AD转换器转化 为数字量化，然后单片机读取并存入存储器芯片保存，并为该次测量数据编码，以便上位机读取时信息识别。RS232接口与上位机(PC计算机)相连，把存储在测量装置中存储的采集数据送入计算机。计算机可以根据玻璃类型、尺寸(长宽比例)、厚度、温度等数据建立完整的三维应力结构模型，进行对玻璃变形后的应力分析，通过测量装置实际测量的数据为依据，来综合判断被测量玻璃的实际应力情况。通过以上对该装置的描述和测量电路的设计，可以看到，该装置对玻璃测量具有方便和快捷的特点，因而在实际应用中，可对玻璃进行多点和多方向的快速测量，不仅可以减小测量误差，同时也可提供建立全方位的三维立体数据，为计算机进一步分析判别提供了完整的技术数据。
测量装置技术参数：1)使用条件：环境温度：-20-85℃；2)电源电压：使用便携充电电池，DC12V；3)整机功耗：≤0.5W；4)综合精度：0.25％FS；5)非线性：0.2％FS；6)稳定性：0.15％FS/年。
本发明是利用应变材料(应变片压力传感器)，对玻璃扭曲变形程度进行检测，应变片压力传感器通过负压吸附装置与被测量玻璃表面紧密接触，理想状态下，应变片的形变与玻璃完全一致，通过测量检测电路对该变形信号进行处理，可以确定幕墙玻璃变形程度，通过计算间接得到玻璃内部应力大小，从而可以方便、快捷、实时实地的对幕墙玻璃进行安全检测。
Claims (9)
1.一种幕墙玻璃爆裂倾向的检测设备，其特征在于：包括：在线检测、处理、存储玻璃形变数据的测量装置和存储、处理、分析测量装置检测数据的计算机；所述的测量装置包括：收容电子测量电路的机壳，机壳的顶部设置有把手；机壳的底部为一可与被检测玻璃接触的柔性基板，柔性基板上覆以应变片压力传感器；一根据压阻效应并将信号的放大和处理的电子测量电路与应变片压力传感器电连接；电子测量电路与柔性基板之间为足以让柔性基板和应变片压力传感器形变的空腔。
2.根据权利要求1所述的一种幕墙玻璃爆裂倾向的检测设备，其特征在于：所述的柔性基板的两端设置有负压腔体，分别设置有：外部气体进入负压腔体的进气管和负压腔体气体出气的负压吸管；进气管和负压吸管的一端与被检测玻璃贴合的吸口外缘为柔性连接膜，柔性连接膜连接机壳与柔性基材；进气管和负压吸管的另一端分别为控制气体进入负压腔体的阀门操作按钮和连接外部负压发生器的连接头。
3.根据权利要求1所述的一种幕墙玻璃爆裂倾向的检测设备，其特征在于：为了更进一步地在负压腔体与玻璃之间形成负压，防止漏气，在所述的机壳下面与被检测玻璃之间设置密封条。
4.根据权利要求1所述的一种幕墙玻璃爆裂倾向的检测设备，其特征在于：所述的应变片压力传感器通过粘合剂与柔性基板紧密贴合。
5.根据权利要求1所述的一种幕墙玻璃爆裂倾向的检测设备，其特征在于：所述的电子测量电路依次由惠斯通测量电桥模块、放大模块、信号处理模块、数据存储器和与计算机传输数据的通讯模块；并通过与之电连接的控制面板操控。
6.根据权利要求5所述的一种幕墙玻璃爆裂倾向的检测设备，其特征在于：所述放大模块中的滤波电路采用无源RC一阶低通滤波器电路，同时为抑制工频干扰，还加入了带阻滤波器电路。
7.根据权利要求5所述的一种幕墙玻璃爆裂倾向的检测设备，其特征在于：所述的信号处理模块中，主控芯片选用51增强型F系列单片机C8051F340，其内部集成AD转换器、看门狗定时器、64KFLASH程序存储器、256B+4KB的RAM、128B的非易失性存储器、UART串口电路以及支持JTAG调试。
8.根据权利要求5所述的一种幕墙玻璃爆裂倾向的检测设备，其特征在于：所述的通讯模块为RS232接口，由专用芯片MAX232组成。
9.一种如权利要求1所述的检测设备的检测方法，其特征在于：应变片压力传感器组成应变电桥，并加入温度补偿电路，然后通过放大模块进行放大；放大模块将得到的反应玻璃形变物理量的标准电压信号传输至信号处理模块，由信号处理模块转化为数字量化由单片机读取并存入数据存储器芯片保存并为该次测量数据编码；由通讯模块与计算机连接传输，将存储在测量装置中存储的采集数据送入计算机并由计算机读取和存储；计算机模型数据库根据测量的数据综合判断被测量玻璃的实际应力情况。
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