CN113008177A - 基于振弦应变计和桥路应变计的应变联合测试装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于振弦应变计和桥路应变计的应变联合测试装置，包括至少一个振弦应变计模块，该振弦应变计模块处于长期持续监控状态，采集并显示振弦应变数据；至少一个桥路应变计模块，该桥路应变计模块初始状态时不供电以及不采集相应的应变数据，处于待机状态；模块切换装置，该模块切换装置可相应选择由振弦式应变计模块采集数据或者是桥路式应变计模块采集数据。本发明完美解决了在进行应变测试时，难以兼顾应变测试的长期稳定性和短期高频性、精确采集的问题；本装置具有很高的实用性，可用于大型工程项目的长期应变监控。

Description

基于振弦应变计和桥路应变计的应变联合测试装置及方法
技术领域
本发明涉及应变测量技术领域，具体说是一种基于振弦应变计和桥路应变计的应变联合测试装置及方法。
背景技术
现有技术中应变作为一种物理量有很多种方法可以对其进行测量，比较常用的有基于惠斯顿电桥原理的应变片方法、基于钢弦振动频率的振弦应变计方法以及基于光学原理的光弹性法等。
其中的应变片法因为测试精度高、频响范围宽、操作方法简单等得到最广泛应用，但是该方法需要在测试过程中全程供电，测试电路也需要保持极高的稳定性等等，因此该方法一般不用在长期(大于24小时)的工程试验或监控测试。
而钢弦应变计平时不需要供电，仅在测试时刻接上专用读数计读取频率值就可以换算成应变值，但钢弦计由于其独特的测试原理，使得他不能高频采集(采样频率＜1Hz)，且精度(>3微应变)也无法继续提高。其他方法因为更多条件限制不如这两种测试手段应用广泛。
即使现有技术中例如CN111426288A的公开文件“一种多应变联合测量方法及其系统”公开了多联合应变测量的装置和方法，但是其依然只是采用振弦应变测量这一种测量方式测量，多个振弦应变计平行设置来减少误差，通过计算每隔振弦式应变计的最大值以及最小值，取应变值减小误差，但依然是单一测量方式。
另外如CN101329161A的公开文件“多功能静态应变仪”中公开了通过桥路为应变计作为基础的应变结构，其具体包括“信号输入端、电源、放大器、模数转换模块、桥路转换模块以及多个信号输出端”等，但是其依然只是采用单一的应变测量方式，通过转换模块完成多能测量。
综上，现有的应变测试技术无法兼顾长期稳定采集和高频、高精度采集，因此需要根据特定测试任务做相应取舍。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术存在的不足，提供一种基于振弦应变计和桥路应变计的应变联合测试装置及方法；兼顾了长期稳定性和高频、高精度应变采集，可长期使用以及切换高精度测量，具有很高的实用性。
技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于振弦应变计和桥路应变计的应变联合测试装置，其特征在于：包括至少一个振弦应变计模块，该振弦应变计模块处于长期持续监控状态，采集并显示振弦应变数据；至少一个桥路应变计模块，该桥路应变计模块初始状态时不供电以及不采集相应的应变数据，处于待机状态；包括模块切换装置，该模块切换装置可相应选择由振弦式应变计模块采集数据或者是桥路式应变计模块采集数据；包括数据输出模块，该数据输出模块与模块切换装置相连，可相应将振弦式应变计模块或桥路式应变计模块采集的数据输出。
作为优选，还包括外部采集设备，该外部采集设备可通过数据输出模块采集两应变计模块的数据。
作为优选，所述的外部采集设备中还设置有信号调理模块，该信号调理模块可在模块切换装置切换采集方式时，对振弦式应变计模块以及桥路式应变计模块进行调理。
作为优选，所述的模块切换装置可相应设置为配合使用的控制电路和信号切换电路。
本发明还提供一种基于振弦应变计和桥路应变计的应变联合测试方法，包括以下步骤：
1)安装振弦式应变计模块长期持续监控应变数据，并相应安装桥路式应变计模块作为备用；并相应通过数据输出模块持续将振弦式应变计模块采集的数据输出；
2)通过模块切换装置相应切换桥路式应变计模块采集应变数据，而振弦式应变计模块不采集应变数据；
3)切换后，信号调理模块首先读取振弦计模块采集的应变数值，然后对桥路式应变计模块进行通道平衡、数据清零后加上读取的振弦式应变计模块的数值作为初始值，开启短时精确采集，并相应通过数据输出模块将采集数据输出；
4)桥路应变计模块数据采集结束后，通过模块切换装置切换回待机状态；而振弦应变计模块则相应切换回长期监控状态。
其中，所述步骤2)中模块切换装置的模块切换方法具体如下：根据外部采集设备发出的指令，要求采集某一信号时，模块切换装置中的控制电路根据指令，协调信号切换电路进行信号切换或者不切换，从而采集相应的信号数据。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明整体由振弦应变计模块、桥路应变计模块、信号调理模块、模块切换装置以及数据输出模块组成；根据现场需要，如果处于长期监控状态中时，采集并显示振弦应变计数据，如果临时需要进行短时精确采集时，首先读取振弦计采集的应变数值，然后对桥路式应变计进行通道平衡、清零后加上振弦计应变数值作为初始值，然后开启短时精确采集，由此可以实现长期蠕变和短期高频采集完美统一；本发明完美解决了在进行应变测试时，难以兼顾应变测试的长期稳定性和短期高频性、精确采集的问题；本装置具有很高的实用性，可用于大型工程项目的长期应变监控。
附图说明
图1为本发明功能模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1所示，一种基于振弦应变计和桥路应变计的应变联合测试装置，其特征在于：包括至少一个振弦应变计模块，该振弦应变计模块处于长期持续监控状态，采集并显示振弦应变数据；至少一个桥路应变计模块，该桥路应变计模块初始状态时不供电以及不采集相应的应变数据，处于待机状态；包括模块切换装置，该模块切换装置可相应选择由振弦式应变计模块采集数据或者是桥路式应变计模块采集数据；包括数据输出模块，该数据输出模块与模块切换装置相连，可相应将振弦式应变计模块或桥路式应变计模块采集的数据输出。
其中，模块切换装置可相应设置为配合使用的控制电路和信号切换电路。
还包括外部采集设备，该外部采集设备可通过数据输出模块采集两应变计模块的数据；外部采集设备中还设置有信号调理模块，该信号调理模块可在模块切换装置切换采集方式时，对振弦式应变计模块以及桥路式应变计模块进行调理。
本发明还提供一种基于振弦应变计和桥路应变计的应变联合测试方法，包括以下步骤：
1)安装振弦式应变计模块长期持续监控应变数据，并相应安装桥路式应变计模块作为备用；并相应通过数据输出模块持续将振弦式应变计模块采集的数据输出；
2)通过模块切换装置相应切换桥路式应变计模块采集应变数据，而振弦式应变计模块不采集应变数据，其具体过程如下：根据外部采集设备发出的指令，要求采集某一信号时，模块切换装置中的控制电路根据指令，协调信号切换电路进行信号切换或者不切换，从而采集相应的信号数据。
3)切换后，信号调理模块首先读取振弦计模块采集的应变数值，然后对桥路式应变计模块进行通道平衡、数据清零后加上读取的振弦式应变计模块的数值作为初始值，开启短时精确采集，并相应通过数据输出模块将采集数据输出；
4)桥路应变计模块数据采集结束后，通过模块切换装置切换回待机状态；而振弦应变计模块则相应切换回长期监控状态。
本发明可以实现振弦频率数据的采集以及桥路应变数据的采集，从而实现应变联合采集；当测试人员决定进行长期应变采集任务时，联合应变采集器读取振弦应变计的频率数据将其转换并输出(显示)应变值，而当采集任务需要转换为短期采集时，则相应开启高频、高精度测试采集，即先读取振弦计采集的应变数值作为初始值uE0，然后对桥路式应变计进行通道平衡、清零后加上振弦计应变数值初始值uE0，然后通过桥路式应变计开启短时精确采集，而当采集任务结束，又可恢复为长期任务或者待机状态，重启后振弦应变计的采样值依旧准确。
因此，本发明兼顾振弦计长期测试稳定性高和桥路应变计短期测试采样频率高、精度高的特点；并且本本发明不需要实时供电，对于长期监控在需要时接入频率读数计即可，针对短期测试再临时提供稳定供电即可；完美解决了在进行应变测试时，难以兼顾应变测试的长期稳定性和短期高频性、精确采集的问题；具有很高的实用性，可用于大型工程项目的长期应变监控。
具体实施方式只是本发明的一个优选实施例，并不是用来限制本发明的实施与权利要求范围的，凡依据本发明申请专利保护范围内容做出的等效变化和修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。

Claims (6)

1.基于振弦应变计和桥路应变计的应变联合测试装置，其特征在于：包括至少一个振弦应变计模块，该振弦应变计模块处于长期持续监控状态，采集并显示振弦应变数据；
至少一个桥路应变计模块，该桥路应变计模块初始状态时不供电以及不采集相应的应变数据，处于待机状态；
模块切换装置，该模块切换装置可相应选择由振弦式应变计模块采集数据或者是桥路式应变计模块采集数据；
数据输出模块，该数据输出模块与模块切换装置相连，可相应将振弦式应变计模块或桥路式应变计模块采集的数据输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于振弦应变计和桥路应变计的应变联合测试装置，其特征在于：还包括外部采集设备，该外部采集设备可通过数据输出模块采集两应变计模块的数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于振弦应变计和桥路应变计的应变联合测试装置，其特征在于：所述的外部采集设备中还设置有信号调理模块，该信号调理模块可在模块切换装置切换采集方式时，对振弦式应变计模块以及桥路式应变计模块进行调理。
4.根据权利要求1所述的一种基于振弦应变计和桥路应变计的应变联合测试装置，其特征在于：所述的模块切换装置可相应设置为配合使用的控制电路和信号切换电路。
5.一种基于振弦应变计和桥路应变计的应变联合测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)安装振弦式应变计模块长期持续监控应变数据，并相应安装桥路式应变计模块作为备用；并相应通过数据输出模块持续将振弦式应变计模块采集的数据输出；
2)通过模块切换装置相应切换桥路式应变计模块采集应变数据，而振弦式应变计模块不采集应变数据；
3)切换后，信号调理模块首先读取振弦计模块采集的应变数值，然后对桥路式应变计模块进行通道平衡、数据清零后加上读取的振弦式应变计模块的数值作为初始值，开启短时精确采集，并相应通过数据输出模块将采集数据输出；
4)桥路应变计模块数据采集结束后，通过模块切换装置切换回待机状态；而振弦应变计模块则相应切换回长期监控状态。
6.根据权利要求3所述的一种基于振弦应变计和桥路应变计的应变联合测试方法，其特征在于：所述步骤2)中模块切换装置的模块切换方法具体如下：根据外部采集设备发出的指令，要求采集某一信号时，模块切换装置中的控制电路根据指令，协调信号切换电路进行信号切换或者不切换，从而采集相应的信号数据。
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