CN108760127A - 一种基于频率的张拉膜结构膜面张力测试仪及测试方法 - Google Patents

一种基于频率的张拉膜结构膜面张力测试仪及测试方法 Download PDF

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徐晓晨
顾叶青
操卫忠
戴苏亚
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    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
    • G01L5/042—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands by measuring vibrational characteristics of the flexible member

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Abstract

本发明公开了一种基于频率的张拉膜结构膜面张力测试仪及测试方法，其磁夹式圆环用来固定膜面边界，加速度传感器放置在磁夹式圆环的中央；加速度传感器与信号测试分析系统相连。在实际的工程测试中，只要在检测点安放好环形边界，在环中心位置安装好加速度传感器，在环中位置轻叩膜，测出其固有频率，再与标定曲线对照，测出膜中的张力。本发明用频率法测量膜面张力值测试方便、结果稳定、重复性好。用磁夹式固定边界，可以有效地隔离出一个边界固定的区域，当夹式固定圆环边界的大小一定、膜材的材料特性一定的条件下，该区域中的膜面的固有频率只与膜中的张力相关，与其它因素无关。

Description

一种基于频率的张拉膜结构膜面张力测试仪及测试方法
技术领域
本发明涉及一种基于频率的张拉膜结构膜面张力测试仪及测试方法，属于应力测量仪表领域。
背景技术
在膜结构检测领域,现有技术一般是采用直接测量应力值的方法测量膜面张力水平,这种测量方法在实验室测量张力较小的膜面时可行性较高,但是对于现场膜面张力较高时则无法准确测量。因此，发明一种适用于膜面张力水平较高测量仪器和测试方法具有重要的理论意义和工程实用价值。
发明内容
针对普通张力计量程不足的问题，本发明提供了一种新型膜面张力测量仪及张力测量方法一种基于频率的张拉膜结构膜面张力测试仪及测试方法。本发明用频率法测量膜面张力值测试方便、结果稳定、重复性好。用磁夹式固定边界，可以有效地隔离出一个边界固定的区域，当夹式固定圆环边界的大小一定、膜材的材料特性一定的条件下，该区域中的膜面的固有频率只与膜中的张力相关，与其它因素无关。因此，在标定台上测得的膜面张力与频率之间的关系可以退广到任意形式的膜结构，本发明对膜结构的施工与验收具有工程意义。
为了解决以上问题，本发明采用了如下技术方案：一种基于频率的张拉膜结构膜面张力测试仪，其特征在于，包括磁夹式圆环、加速度传感器、信号测试分析系统；磁夹式圆环用来固定膜面边界，加速度传感器3放置在磁夹式圆环的中央；加速度传感器与信号测试分析系统相连。
所述加速度传感器为CA-YD-107型号传感器，量程为100g，精度为0.5％F.S。
所述信号测试分析系统为DH5923N通用型动态信号测试分析系统。
应用所述的基于频率的张拉膜结构膜面张力测试仪的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、首先进行标定，在标定台上，张拉膜的张拉点安装标定台的力传感器，可以精确测量膜中的张力。
步骤2、在标定时，先将磁夹式圆环夹持在膜面上。
步骤3、将加速度传感器放置在环的中央。
步骤4、轻叩膜，加速度传感器采集并发送振动数据信号给信号测试分析系统；
步骤5、信号测试分析系统分析出测量膜在磁夹式圆环中振动的固有频率。
步骤6、以此类推，测出膜在不同的张力情况下的固有频率；绘制膜的张力与频率之间的标定曲线。
本发明与现有技术相比，有以下有益效果：(1)解决了普通原有张力计量程不足的问题；(2)用频率法测量膜面张力值结果稳定、重复性好。用磁夹式固定边界，可以有效地隔离出一个边界固定的区域，当夹式固定圆环边界的大小一定、膜材的材料特性一定的条件下，该区域中的膜面的固有频率只与膜中的张力相关，与其它因素无关。(3)通过连接信号测试分析系统，用频率值显现张力值使得测试数据更加可视化且精准方便，可广泛应用于各种膜结构张力的测量。
附图说明
图1为基于频率的张拉膜结构膜面张力测试仪的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为膜面张力测量频谱数据采集曲线图。
具体实施方式
下面结合对本发明做进一步阐述。
如图1、2所示，本发明提供了一种基于频率的张拉膜结构膜面张力测试仪，包括磁夹式圆环1、加速度传感器2、信号测试分析系统3；磁夹式圆环1用来固定膜面4边界，加速度传感器2放置在磁夹式圆环1的中央；加速度传感器2与信号测试分析系统3相连。
所述加速度传感器2为CA-YD-107型号传感器，量程为100g，精度为0.5％F.S。
所述信号测试分析系统3为DH5923N通用型动态信号测试分析系统，利用USB3.0，DMA方式与计算机通讯，实时控制、采集、存储、分析。
信号测试分析系统3可连接电脑，用于显示张力与频率之间的标定曲线(如图3所示)。
在实际的工程测试中，只要在检测点安放好环形边界，在环中心位置安装好加速度传感器，在环中位置轻叩膜，测出其固有频率，再与标定曲线对照，测出膜中的张力。
应用所述的基于频率的张拉膜结构膜面张力测试仪的测试方法，包括以下步骤：
步骤1、首先进行标定，在标定台上，张拉膜的张拉点安装标定台的力传感器，可以精确测量膜中的张力。
步骤2、在标定时，先将磁夹式圆环1夹持在膜面上。
步骤3、将加速度传感器2放置在环的中央。
步骤4、轻叩膜，加速度传感器2采集并发送振动数据信号给信号测试分析系统3；
步骤5、信号测试分析系统3分析出测量膜在磁夹式圆环1中振动的固有频率。
步骤6、以此类推，测出膜在不同的张力情况下的固有频率；绘制膜的张力与频率之间的标定曲线；频率只与张力有关，与实际工程中的膜的大小、形状及边界条件无关。
磁夹式固定边界可以做成任意的大小，可采用任意的磁夹方式，把一块大的张拉膜划分为边界固的小范围的膜面测试。
经实验，通过张力测量仪测得的膜面振动形成的频率值与实际膜面张力之间存在明显的线性关系。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于频率的张拉膜结构膜面张力测试仪，其特征在于，包括磁夹式圆环(1)、加速度传感器(2)、信号测试分析系统(3)；磁夹式圆环(1)用来固定膜面(4)边界，加速度传感器(2)放置在磁夹式圆环(1)的中央；加速度传感器(2)与信号测试分析系统(3)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于频率的张拉膜结构膜面张力测试仪，其特征在于，所述加速度传感器(2)为CA-YD-107型号传感器，量程为100g，精度为0.5％F.S。
3.根据权利要求1所述的一种基于频率的张拉膜结构膜面张力测试仪，其特征在于，所述信号测试分析系统(3)为DH5923N通用型动态信号测试分析系统。
4.应用权利要求1所述的基于频率的张拉膜结构膜面张力测试仪的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、首先进行标定，在标定台上，张拉膜的张拉点安装标定台的力传感器，可以精确测量膜中的张力。
步骤2、在标定时，先将磁夹式圆环(1)夹持在膜面上。
步骤3、将加速度传感器(2)放置在环的中央。
步骤4、轻叩膜，加速度传感器(2)采集并发送振动数据信号给信号测试分析系统(3)；
步骤5、信号测试分析系统(3)分析出测量膜在磁夹式圆环(1)中振动的固有频率。
步骤6、以此类推，测出膜在不同的张力情况下的固有频率；绘制膜的张力与频率之间的标定曲线。
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