CN108050985B - 裂缝形变监测仪的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明所要解决的问题是如何使得裂缝监测仪具有弯折形变监测功能。裂缝形变监测仪的使用方法，包括如下步骤：a.安装裂缝形变监测仪并记录各传感器初始数据，b.一段时间后，根据传感器测得的新数据，在数据监测端计算裂缝形变，裂缝的弯折形变即为角度传感器A的读数即∠DCE的补角相对于其初始值的变化，错位即为伸缩位移传感器B的读数相对于其初始值的变化；缝宽即为DH与其初始值的相对变化，DH为DE在裂缝垂直方向的投影，DH＝DEcos[(α_t+β_t)/2]，平移即为EH相对于其初始值的变化，EH为DE在裂缝走向方向的投影，EH＝DEsin[(α_t+β_t)/2]，c.每隔一定时间，根据上述计算方法，即可监测裂缝形变。通过一根测量杆有机地将这些监测功能集于一体，全面而准确。

Description

裂缝形变监测仪的使用方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其是构建物、建筑物或地面裂缝的监测。

背景技术

目前，裂缝监测仪可测量缝宽、裂缝两边平移和错位等数据，但未见其具有裂缝弯折形变测量功能。

所谓弯折形变，即裂缝两边沿裂缝所在轴线发生旋转，导致两边所在平面不再保持平行。当裂缝受到当面挤压时，很容易发生弯折形变，例如，桥梁受到巨大水流冲击，冲击处可能发生弯折。这种形变对裂缝两边的结构稳定性威胁很大。

弯折形变不表现在裂缝两边在平面上的相对平移，也不表现在裂缝两边在垂直于平面所在方向上的错位，虽然其可能表现在缝宽上，但因其关系到两边所在平面的夹角，其与缝宽存在本质上的区别。

发明内容

本发明所要解决的问题是如何使得裂缝监测仪具有弯折形变监测功能。

裂缝形变监测仪的使用方法，包括如下步骤:

a.安装裂缝形变监测仪并记录各传感器初始数据，该监测仪包括两立柱、测量杆、伸缩位移传感器A、角度传感器A、角度传感器B和数据监测端，两立柱固定安装在裂缝两边的结构上，两立柱垂直于各自所在结构平面，测量杆两端为圆筒，圆筒母线方向与测量杆成一定角度，圆筒内径与立柱外径相等，两圆筒套在两立柱外，测量杆的两边分别具有伸缩结构，并在伸缩结构处安装有伸缩位移传感器A，测量杆中部有一单轴转动结构，并在单轴转动结构处安装有角度传感器A，角度传感器B为两个，分别安装在两边的立柱和圆筒处，所有传感器测得的数据通过无线或有线的方式传送到数据监测端，还包括伸缩位移传感器B，其安装在某一立柱上，该立柱上圆筒和角度传感器B具有上下滑移空间，伸缩位移传感器B两端分别与圆筒和立柱固定连接，另一立柱上圆筒和角度传感器B上下滑移被限制，所有传感器测得的数据通过无线或有线的方式传送到数据监测端，

b.一段时间后，根据传感器测得的新数据，在数据监测端计算裂缝形变，计算方法如下:

监测裂缝弯折形变和错位，设测量杆两端和中点分别为点D,E,C，则CD,CE为测量杆两边长，由其原长和安装在其上的伸缩位移传感器A确定，设DF,GE,EH分别为与裂缝走向和两边所在平面平行且同向的辅助线，其中∠EHD为直角，设两角度传感器B的读数∠CDF,∠CEG分别为α, β，在DE线上的投影角∠EDF, ∠DEG分别为α_t, β_t，由上可知，裂缝的弯折形变即为角度传感器A的读数即∠DCE的补角相对于其初始值的变化，错位即为伸缩位移传感器B的读数相对于其初始值的变化;

监测裂缝缝宽和平移，欲求缝宽和平移，先求立柱间距DE，可在三角形CDE中用余弦定理得出，DE= (CD²+CE²-2CD*CEcos∠DCE)^0.5，再求α, β在DE线上的投影角α_t, β_t，根据最小角定理，在以点D为顶点的三个相邻夹角中，α_t=arccos (cosα/cos∠CDE)，其中∠CDE可在三角形CDE中用余弦定理得出，∠CDE=arccos [ (CD²+ED²-CE²)/ 2CD*ED]，同样可求出β_t=arccos (cosβ/cos∠CED)，其中∠CED=arccos [ (CE²+DE²-CD²)/ 2CE*DE]，因此，缝宽即为DH与其初始值的相对变化，DH为DE在裂缝垂直方向的投影，DH=DEcos [ (α_t+β_t) /2]，平移即为EH相对于其初始值的变化，EH为DE在裂缝走向方向的投影，EH=DEsin [ (α_t+β_t) /2] ,

c.每隔一定时间，根据上述计算方法，即可监测裂缝形变。

两立柱的连接线与裂缝走向垂直，圆筒母线方向与测量杆垂直，单轴转动结构转轴方向与裂缝走向相同。

测量杆的伸缩结构是由两段相互套接的套筒组成，套筒横截面为圆形或多边形，伸缩位移传感器A两端分别安装在两段套筒上。

角度传感器A的旋转中心轴在单轴转动结构的转动轴线上，角度传感器A本体与转盘分别与单轴转动结构所连两段固定相连。

角度传感器B的旋转中心轴在圆筒的转动轴线上，角度传感器B本体与转盘分别与立柱和圆筒固定相连。

当裂缝两边始终平行裂缝走向方向时，有α=β, α_t=β_t，只需设一个角度传感器B即可。

本发明根据传感器测得的数据，即可在数据监测端计算出裂缝的弯折形变、平移、错位和缝宽。其中，弯折形变为角度传感器A的变化值;缝宽为两立柱之间距离在裂缝垂直方向投影长度的变化值，两立柱之间的距离可根据角度传感器A的角度值和测量杆两边的长度算出;平移为两立柱之间的距离在裂缝走向方向投影长度的变化，投影角度根据两角度传感器B得出;错位为伸缩位移传感器B的变化值。通过一根测量杆有机地将这些监测功能集于一体，能全面准确地监测和反应裂缝形变。

本发明实施简易，裂缝各形变在各传感器上均有相应反应，但在裂缝平移形变较大时，测量杆与裂缝垂直方向的偏离角度也较大，角度传感器A的读数与裂缝弯折角度值也有一定差距，由此带来了测量误差。

附图说明

图1是裂缝形变监测仪整体结构示意图;

图2是裂缝形变监测仪测量杆伸缩结构局部放大示意图;

图3是裂缝形变监测仪单轴转动结构结构局部放大示意图;

图4是裂缝形变监测仪伸缩位移传感器B结构局部放大示意图;

图5是裂缝形变监测仪使用方法原理示意图。

图中:1.立柱，2.测量杆，3.伸缩位移传感器A,4.角度传感器A,5.角度传感器B,6.数据监测端，7.圆筒，8.伸缩结构， 9.单轴转动结构，10.套筒，11.角度传感器本体，12.角度传感器转盘，13.伸缩位移传感器B。

具体实施方式

实施例1

如图1-5所示，裂缝形变监测仪的使用方法，包括如下步骤:

a.安装裂缝形变监测仪并记录各传感器初始数据，该监测仪包括两立柱、测量杆、伸缩位移传感器A、角度传感器A、角度传感器B和数据监测端，两立柱固定安装在裂缝两边的结构上，两立柱垂直于各自所在结构平面，测量杆两端为圆筒，圆筒母线方向与测量杆成一定角度，圆筒内径与立柱外径相等，两圆筒套在两立柱外，测量杆的两边分别具有伸缩结构，并在伸缩结构处安装有伸缩位移传感器A，测量杆中部有一单轴转动结构，并在单轴转动结构处安装有角度传感器A，角度传感器B为两个，分别安装在两边的立柱和圆筒处，所有传感器测得的数据通过无线或有线的方式传送到数据监测端，还包括伸缩位移传感器B，其安装在某一立柱上，该立柱上圆筒和角度传感器B具有上下滑移空间，伸缩位移传感器B两端分别与圆筒和立柱固定连接，另一立柱上圆筒和角度传感器B上下滑移被限制，所有传感器测得的数据通过无线或有线的方式传送到数据监测端，

b.一段时间后，根据传感器测得的新数据，在数据监测端计算裂缝形变，计算方法如下:

监测裂缝弯折形变和错位，设测量杆两端和中点分别为点D,E,C，则CD,CE为测量杆两边长，由其原长和安装在其上的伸缩位移传感器A确定，设DF,GE,EH分别为与裂缝走向和两边所在平面平行且同向的辅助线，其中∠EHD为直角，设两角度传感器B的读数∠CDF,∠CEG分别为α, β，在DE线上的投影角∠EDF, ∠DEG分别为α_t, β_t，由上可知，裂缝的弯折形变即为角度传感器A的读数即∠DCE的补角相对于其初始值的变化，错位即为伸缩位移传感器B的读数相对于其初始值的变化;

监测裂缝缝宽和平移，欲求缝宽和平移，先求立柱间距DE，可在三角形CDE中用余弦定理得出，DE= (CD²+CE²-2CD*CEcos∠DCE)^0.5，再求α, β在DE线上的投影角α_t, β_t，根据最小角定理，在以点D为顶点的三个相邻夹角中，α_t=arccos (cosα/cos∠CDE)，其中∠CDE可在三角形CDE中用余弦定理得出，∠CDE=arccos [ (CD²+ED²-CE²)/ 2CD*ED]，同样可求出β_t=arccos (cosβ/cos∠CED)，其中∠CED=arccos [ (CE²+DE²-CD²)/ 2CE*DE]，因此，缝宽即为DH与其初始值的相对变化，DH为DE在裂缝垂直方向的投影，DH=DEcos [ (α_t+β_t) /2]，平移即为EH相对于其初始值的变化，EH为DE在裂缝走向方向的投影，EH=DEsin [ (α_t+β_t) /2] ,

c.每隔一定时间，根据上述计算方法，即可监测裂缝形变。当仅在测量杆的一边具有伸缩结构时，适用于裂缝形变较小的情况。

两立柱的连接线与裂缝走向垂直，圆筒母线方向与测量杆垂直，单轴转动结构转轴方向与裂缝走向相同。

测量杆的伸缩结构是由两段相互套接的套筒组成，套筒横截面为圆形或多边形，伸缩位移传感器A两端分别安装在两段套筒上。

角度传感器A的旋转中心轴在单轴转动结构的转动轴线上，角度传感器A本体与转盘分别与单轴转动结构所连两段固定相连。

角度传感器B的旋转中心轴在圆筒的转动轴线上，角度传感器B本体与转盘分别与立柱和圆筒固定相连。

当裂缝两边始终平行裂缝走向方向时，有α=β, α_t=β_t，只需设一个角度传感器B即可。

Claims (1)

1.裂缝形变监测仪的使用方法，该监测仪包括两立柱、测量杆、伸缩位移传感器A、角度传感器A、角度传感器B和数据监测端，两立柱固定安装在裂缝两边的结构上，两立柱垂直于各自所在结构平面，测量杆两端为圆筒，圆筒母线方向与测量杆成一定角度，圆筒内径与立柱外径相等，两圆筒套在两立柱外，测量杆的两边分别具有伸缩结构，并在伸缩结构处安装有伸缩位移传感器A，测量杆中部有一单轴转动结构，并在单轴转动结构处安装有角度传感器A，角度传感器B为两个，分别安装在两边的立柱和圆筒处，所有传感器测得的数据通过无线或有线的方式传送到数据监测端，还包括伸缩位移传感器B，其安装在某一立柱上，该立柱上圆筒和角度传感器B具有上下滑移空间，伸缩位移传感器B两端分别与圆筒和立柱固定连接，另一立柱上圆筒和角度传感器B上下滑移被限制，所有传感器测得的数据通过无线或有线的方式传送到数据监测端，其特征为包括如下步骤:

a.安装裂缝形变监测仪并记录各传感器初始数据，

b.一段时间后，根据传感器测得的新数据，在数据监测端计算裂缝形变，计算方法如下:

监测裂缝弯折形变和错位，设测量杆两端和中点分别为点D,E,C，则CD,CE为测量杆两边长，由其原长和安装在其上的伸缩位移传感器A确定，设DF,GE,EH分别为与裂缝走向和两边所在平面平行且同向的辅助线，其中∠EHD为直角，设两角度传感器B的读数∠CDF, ∠CEG分别为α, β，在DE线上的投影角∠EDF, ∠DEG分别为α_t, β_t，由上可知，裂缝的弯折形变即为角度传感器A的读数即∠DCE的补角相对于其初始值的变化，错位即为伸缩位移传感器B的读数相对于其初始值的变化;

监测裂缝缝宽和平移，欲求缝宽和平移，先求立柱间距DE，可在三角形CDE中用余弦定理得出，DE= (CD²+CE²-2CD*CEcos∠DCE)^0.5，再求α, β在DE线上的投影角α_t, β_t，根据最小角定理，在以点D为顶点的三个相邻夹角中，α_t=arccos (cosα/cos∠CDE)，其中∠CDE可在三角形CDE中用余弦定理得出，∠CDE=arccos [ (CD²+ED²-CE²)/ 2CD*ED]，同样可求出β_t=arccos (cosβ/cos∠CED)，其中∠CED=arccos [ (CE²+DE²-CD²)/ 2CE*DE]，因此，缝宽即为DH与其初始值的相对变化，DH为DE在裂缝垂直方向的投影，DH=DEcos [ (α_t+β_t) /2]，平移即为EH相对于其初始值的变化，EH为DE在裂缝走向方向的投影，EH=DEsin [ (α_t+β_t) /2] ,

c.每隔一定时间，根据上述计算方法，即可监测裂缝形变。

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