CN103792032A

CN103792032A - 一种监测横拉门吊杆受力变化的装置

Info

Publication number: CN103792032A
Application number: CN201410030879.4A
Authority: CN
Inventors: 陈达; 唐慧燕; 廖迎娣; 冯兴国; 刘子涵; 江朝华
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明提供一种监测横拉门吊杆受力变化的装置，属于工程检测技术领域。监测装置主要包括测量装置、光电信号采集系统、工作状况显示装置、预警装置以及一个信号分析处理模块。监测方法主要通过精确测量吊杆的轴向微小形变，并以此获得其受力状况，同时，通过信号分析处理模块和系统工作状况显示装置给出横拉门吊杆运行情况。本发明测量精度高、使用和维护方便、成本较低，能实时监控吊杆的工作状况，为横拉门的稳定运行提供保障。

Description

一种监测横拉门吊杆受力变化的装置

技术领域：

本发明涉及一种监测横拉门吊杆受力变化的装置，属于工程检测技术领域。

背景技术：

横拉门的吊杆是承受闸门重量的主要部分。其依靠上部螺栓进行固定，并利用对该螺栓的调整来维持各杆之间的受力平衡。目前吊杆安装时常常根据安装人员经验和感觉进行，因而很难做到各杆件受力均衡，有研究表明：各杆件之间的应力相差最大时可达到1:400。吊杆受力不均匀将直接引起底平车轮的受力不平衡，致使底平车磨损，严重影响闸门的正常运行。目前还没有有效的监测横拉门吊杆受力情况的装置，因而迫切需要一种能够监测吊杆之间受力均匀的装置和方法，以避免底平车磨损，保证闸门稳定运行。

发明内容

发明目的：

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术中的缺陷，提供一种监测横拉门吊杆受力变化的装置，保证闸门稳定运行。

技术方案：

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种监测横拉门吊杆受力变化的装置，包括：

用于采集杆件轴向变形的测量装置；

用于显示系统工作状况的系统工作状况显示装置；

用于处理装置输出的光电信号、并控制预警装置和控制系统工作状况显示装置的信号分析处理模块。

其中测量装置的输出端与分析处理模块的输入端连接，分析处理模块的输出端与系统工作状况显示装置和预警装置的输入端连接。

进一步地，上述测量装置包括齿杆应变采集杆，光栅传感器，计数器。

进一步地，上述光栅传感器包括标尺光栅、指示光栅、光敏三极管、发光二极管；所述应变采集杆的底部固定于杆件扣件上，应变采集杆的顶部可以上下伸缩并带动测杆上下移动。

进一步地，上述光栅传感器与计数器连接记录数据并通过导线与信号分析处理模块相连。

进一步地，预警装置通过导线与信号分析处理模块相连。

有益效果：

1、该装置能够实现对吊杆轴向应变的实时动态监测，吊杆工作状况的实时动态显示，因而可有效监测吊杆受力状态。

2、该装置结构简单、操作方便、成本低，可广泛应用于船闸吊杆监测中，可以降低由吊杆受力不均引起的船闸安全隐患。

3、该装置适用性强，因其可利用杆件不同的特点，设定不同误差范围，进而进行有效监控，因而可用于更多相关领域。

附图说明：

图1为本发明的系统结构及杆件扣件截面示意图。

图2为本发明的系统结构及杆件扣件整体示意图。

图3为本发明的光栅传感器示意图。

图4为本发明的电阻桥细分电路示意图。

图5为本发明异或门电路示意图。

图6为本发明监测箱示意图。

图7为本发明预警电路。

图8为本发明运行流程示意图。

图中标号解释：1、船闸吊杆，2、测量装置，3、应变采集杆，4、导线，5、杆件扣件，6、监测箱，3-1、标尺光栅，3-2、指示光栅，3-3、光敏三极管，3-4、发光二极管，6-1、显示屏，6-2、功能按钮，7、预警装置。

具体实施方案:

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：

如图1所示，本发明监测横拉门吊杆受力变化的装置，包括：

。设置在吊杆上的测量装置2；一个用于测量吊杆变形的应变采集杆3；两个用于固定测量装置2和应变采集杆3的扣件5；一个控制和监测系统工作状况的监测箱6；一个用于报警的预警装置7。

杆件扣件5分别由两个半圆形钢槽组成，一侧铰接，将另一侧分开后，扣在需要吊杆1上，再通过螺丝锚固，保证吊杆扣件5与吊杆1连接牢固。

测量装置2与应变采集杆3连接固定，测量装置2通过应变采集杆3用扣件5固定在吊杆1上，其底部与应变采集杆3的顶部通过联轴器相连，应变采集杆3的底部用扣件5固定在吊杆1上，杆件扣件5固定在杆件1上,应变采集杆的顶部可以上下伸缩并带动测杆上下移动；测量装置2通过应变采集杆3收集吊杆1的应变数据。

测量装置2包括：光栅传感器，计数器；其中测量装置2的输出端与分析处理模块输入端连接，输入端与应变采集杆3连接；应变采集杆3由于吊杆1变形在测量装置2中产生光电信号，通过光栅传感器和计数器收集应变数据。

信号分析处理模块置于监测箱6内，系统工作状况显示装置安装在监测箱6表面，测量装置2、预警装置7、系统工作状况显示装置通过导线4与信号分析处理模块连接；测量装置2的应变数据通过信号分析处理模处理输入系统工作状况显示装置和预警装置7。

如图2所示，将测量装置2与应变采集杆3在所有吊杆上固定，并与监测箱6连接；通过两两比较吊杆的受力，判断横拉门运行状况。

如图3所示，光栅传感器包括标尺光栅、指示光栅、光敏三极管、发光二极管。其特点是：每经过一个标尺节距输出一个周期的交变信号，用计数器计下光电信号变化的周期数即可知位移量，位移信号每变化一个周期计一个数则其分辨率为一个标尺节距。

在用光栅做测量标尺的情况下有位移时得到周期变化的光电信号

其中x为位移量，γ为位移速度，w为光栅节距，E为信号电压幅值。这种信号的特点是信号的频率随位移速度而变化当位移停止时信号的频率为零

其中指示光栅与标尺光栅之间留有少量间隙几微米到几十微米，在标尺光栅一侧放置发光二极管使之发出红外光，在指示光栅一侧放置光敏三极管接收光信号并转换为电信号，其输出的信号是一个近似的正弦波。由光栅刻线决定两个光敏三极管接收的电信号分别为u₁＝sinθ，u₂＝cosθ，两路信号相位差90°。将接收到的位移信号u₁、u₂分别送入同相差分放大器进行放大，同时将u₁送入反相差分放大器进行反相放大，这样放大器的输出端得到了三路被放大了并且相位相差90°的正弦波信号u₁₁、u₁₂、u₁₃，为电子细分提供了信号源。

将三路相位相差90°的正弦波信号u₁₁、u₁₂、u₁₃分别送入电阻桥细分电路（如图4）的输入端经过电阻桥的移相在输出端得到了相位依次相差45°的正弦波信号，然后将这四路信号再送入电压比较器进行整型得到了0°、45°、90°、135°的方波信号，将四路方波信号送入异或门电路（如图5），由异或门输入端不同相位的方波信号的组合其输出端就得到了相位相差90°且将信号源信号u₁、u₂周期缩小了二分之一的方波信号。经信号分析电路进行处理，再由数据处理电路输出数据。

输出的数据通过两两比较，超过误差范围则预警装置亮红灯，不超过则亮绿灯。

如：有输出的数据a、b、c、d，误差为f，满足

a-b＜f，a-c＜f，a-d＜f，b-c＜f，b-d＜f，c-d＜f则系统运行正常。

将测量装置安装在所有杆件上，接通电源后，输入误差范围，系统工作状况显示装置显示正常，预警装置亮绿灯，同时显示吊杆受力的大小。当吊杆出现变形量且超出误差范围时，系统工作状况显示装置显示不正常，预警装置亮红灯，同时显示吊杆受力的大小。

在某船闸现场进行了如下表所示的吊杆监测试验：

如表中所列数据可知，杆件2、4的荷载超出误差范围系统工作状况显示工作不正常。杆件5、6、7、8的荷载满足误差范围系统工作状况显示工作正常。

由本实施例可知，本发明监测有效，设备工作状况良好。本发明中涉及的未说明部分与现有技术相同。

Claims

1.一种监测横拉门吊杆受力变化的装置，其特征在于，包括：用于采集杆件轴向变形的测量装置；用于显示系统工作状况的系统工作状况显示装置；用于处理装置输出的光电信号、并控制预警装置和控制系统工作状况显示装置的信号分析处理模块；其中测量装置的输出端与分析处理模块的输入端连接，分析处理模块的输出端与系统工作状况显示装置和预警装置的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的监测横拉门吊杆受力变化的装置，其特征在于：测量装置包括应变采集杆，光栅传感器，计数器。

3.根据权利要求2所述的监测横拉门吊杆受力变化的装置，其特征在于：所述光栅传感器包括标尺光栅、指示光栅、光敏三极管、发光二极管；所述应变采集杆的底部固定于杆件扣件上。

4.根据权利要求3所述的监测横拉门吊杆受力变化的装置，其特征在于：所述光栅传感器与计数器连接记录数据并通过导线与信号分析处理模块相连。

5.根据权利要求1所述的监测横拉门吊杆受力变化的装置，其特征在于：预警装置通过导线与信号分析处理模块相连。