CN113074850A - 一种应力应变测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种应力应变测量方法，测量系统包括处理器和至少一组应变计，处理器分别与每一组应变计连接，每一组应变计均预埋于混凝土结构中，处理器依据超声纵波在混凝土结构中的传播速度确定基准时刻；处理器在基准时刻向应变计发送开始信号；应变计在接收到开始信号后，启动应力应变测量，并将测量数据发送给处理器。超声纵波在混凝土结构中的传播速度与混凝土结构的固化程度相关，通过传播速度确定基准时刻，标准固定且时刻准确，相对于现有技术中通过人为经验进行预估基准时刻，本申请方案的误差更小，确定的基准时刻更为精确，从而保障了整个应力应变测量的结果的准确性。

Description

一种应力应变测量方法

技术领域

本申请涉及测量领域，具体而言，涉及一种应力应变测量方法。

背景技术

随着社会的发展和科学的进步，越来越多的基础建设井然有序的展开，其中就包括混凝土结构大坝建设。在混凝土结构大坝建设过程中，往往需要无应力计和应变计组在进行混凝土结构应力应变测量。无应力计和应变计组在进行混凝土结构应力应变测量时，可能存在测量误差。经发明人大量实践和总结发现，基准时刻的设定是引起测量误差的关键因素之一。基准时刻指是应力应变测量的起始时刻，理论上应为混凝土结构硬化过程中水泥砂浆由液态转变为固态的时刻。然而，工程实际操作中大多依赖于人工经验，因而会给应变测量带来误差。

发明内容

本申请的目的在于提供一种应力应变测量方法，以至少部分改善上述问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种应力应变测量方法，应用于测量系统，所述测量系统包括处理器和至少一组应变计，所述处理器分别与每一组应变计连接，每一组应变计均预埋于混凝土结构中，所述方法包括：

所述处理器依据超声纵波在混凝土结构中的传播速度确定基准时刻，其中，所述基准时刻为应力应变测量的起始时刻；

所述处理器在所述基准时刻向所述应变计发送开始信号；

所述应变计在接收到所述开始信号后，启动应力应变测量，并将测量数据发送给所述处理器。

第二方面，本申请实施例提供一种应力应变测量系统，所述测量系统包括处理器和至少一组应变计，所述处理器分别与每一组应变计连接，每一组应变计均预埋于混凝土结构中；

所述处理器用于依据超声纵波在混凝土结构中的传播速度确定基准时刻，其中，所述基准时刻为应力应变测量的起始时刻；

所述处理器还用于在所述基准时刻向所述应变计发送开始信号；

所述应变计用于在接收到所述开始信号后，启动应力应变测量，并将测量数据发送给所述处理器。

相对于现有技术，本申请实施例所提供的一种应力应变测量方法，测量系统包括处理器和至少一组应变计，处理器分别与每一组应变计连接，每一组应变计均预埋于混凝土结构中，处理器依据超声纵波在混凝土结构中的传播速度确定基准时刻；处理器在基准时刻向应变计发送开始信号；应变计在接收到开始信号后，启动应力应变测量，并将测量数据发送给处理器。基准时刻理论上应为混凝土结构硬化过程中水泥砂浆由液态转变为固态的时刻。超声纵波在混凝土结构中的传播速度与混凝土结构的固化程度相关，通过传播速度确定基准时刻，标准固定且时刻准确，相对于现有技术中通过人为经验进行预估基准时刻，本申请方案的误差更小，确定的基准时刻更为精确，从而保障了整个应力应变测量的结果的准确性。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本申请实施例提供的测量系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的应力应变测量方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的应力应变测量方法的流程示意图之一；

图4为本申请实施例提供的测量系统的部件安装示意图；

图5为本申请实施例提供的测量系统的部件安装示意图之一；

图6为本申请实施例提供的S103的子步骤示意图。

图中：10-处理器；20-超声纵波发射装置；30-超声纵波接收装置；40-应变计；50-第一无应力计筒；60-第二无应力计筒。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为了精准确定应力应变测量的基准时刻，本申请实施例提供了一种应力应变测量方法，应用于图1所示的测量系统。如图1所示，测量系统包括处理器10和至少一组应变计40，处理器10分别与每一组应变计40连接，每一组应变计40均预埋于混凝土结构中。图1中以3个应变计40作为示例说明，并未限定应变计40的数量。

可选地，测量系统还包括超声纵波发射装置20和超声纵波接收装置30，处理器10分别与超声纵波发射装置20、超声纵波接收装置30连接。

本申请实施例中的连接方式可以为有线连接方式或无线连接方式，优选地，采用有线连接方式，以降低混凝土结构对传输信号的干扰。

处理器10可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，应力应变测量方法的各步骤可以通过处理器10中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器10可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

应当理解的是，图1所示的结构仅为测量系统的部分的结构示意图，测量系统还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

本申请实施例提供的一种应力应变测量方法，可以但不限于应用于图1所示的电子设备，具体的流程，请参考图2：

S103，处理器依据超声纵波在混凝土结构中的传播速度确定基准时刻。

其中，基准时刻为应力应变测量的起始时刻。

基准时刻理论上应为混凝土结构硬化过程中水泥砂浆由液态转变为固态的时刻。超声纵波在混凝土结构中的传播速度与混凝土结构的固化程度相关，通过传播速度确定基准时刻，标准固定且时刻准确，相对于现有技术中通过人为经验进行预估基准时刻，本申请方案的误差更小，所确定基准时刻更为精确，从而保障了整个应力应变测量的结果的准确性。

S104，处理器在基准时刻向应变计发送开始信号。

S401，应变计在接收到开始信号后，启动应力应变测量，并将测量数据发送给处理器。

可选地，当被测结构物内部的应力发生变化时，应变计40同步感受变形，变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物内部的应变量。

综上所述，本申请实施例提供了一种应力应变测量方法，应用于测量系统，测量系统包括处理器和至少一组应变计，处理器分别与每一组应变计连接，每一组应变计均预埋于混凝土结构中，处理器依据超声纵波在混凝土结构中的传播速度确定基准时刻；处理器在基准时刻向应变计发送开始信号；应变计在接收到开始信号后，启动应力应变测量，并将测量数据发送给处理器。基准时刻理论上应为混凝土结构硬化过程中水泥砂浆由液态转变为固态的时刻。超声纵波在混凝土结构中的传播速度与混凝土结构的固化程度相关，通过传播速度确定基准时刻，标准固定且时刻准确，相对于现有技术中通过人为经验进行预估基准时刻，本申请方案的误差更小，确定的基准时刻更为精确，从而保障了整个应力应变测量的结果的准确性。

在图2的基础上，关于如何获取超声纵波在混凝土结构中的传播速度，本申请实施例还提供了一种可能的实现方式，请参考图3，应力应变测量方法还包括：

S101，处理器每隔预设时刻间隔向超声纵波发射装置发送驱动信号，以使超声纵波发射装置发出超声纵波信号。

可选地，预设时刻间隔与混凝土结构的固化速度相关，优选地，预设时刻间隔为10分钟。需要说明的是，本申请实施例中，超声纵波发射装置与超声纵波接收装置相隔预设定的距离。

S301，超声纵波接收装置接收超声纵波信号，并将接收时刻发送给处理器。

本申请实施例中的，超声纵波发射装置20和超声纵波接收装置30可以采用超声纵波探头。超声纵波探头是在超声纵波检测过程中发射和接收超声纵波的装置。探头的性能直接影响超声纵波的特性，影响超声纵波的检测性能。在超声检测中使用的探头，是利用材料的压电效应实现电能、声能转换的换能器。探头中的关键部件是晶片，晶片是一个具有压电效应的单晶或者多晶体薄片，它的作用是将电能和声能互相转换。

S102，处理器依据超声纵波信号的发送时刻和接收时刻获取超声纵波的传播速度。

其中，发送时刻为驱动信号的发出时刻。

正如前文所述，超声纵波的传播速度与传输介质相关，即与混凝土结构的固化程度相关。依据超声纵波信号的发送时刻和接收时刻确定传输时刻。当超声纵波发射装置20和超声纵波接收装置30的位置固定时，二者之间的路长确定，在知晓路长和传输时刻的情况下，获取超声纵波的传播速度。

可选地，请参考图4，本申请实施例中，超声纵波发射装置20和超声纵波接收装置30与应变计组同步埋入混凝土结构中，超声纵波发射装置20和超声纵波接收装置30相对设置，同时应变计40均预埋于混凝土结构中。

可选地，请参考图5，本申请实施例中，超声纵波发射装置20和超声纵波接收装置30安装于第一无应力计筒50，超声纵波发射装置20和超声纵波接收装置30相对设置，应变计40安装于第二无应力计筒60，第一无应力计筒50和第二无应力计筒60同步埋入混凝土结构中，第一无应力计筒50和第二无应力计筒60内部通过混凝土材料进行填充，其中，混凝土材料为混凝土结构的构建材料。

需要说明的是，一个第二无应力计筒60内部仅安装一个应变计40。

在图2的基础上，关于S103中的内容，本申请实施例还提供了一种可能的实现方式，请参考图6，S103包括：

S103-1，处理器将传播速度与预设定的速度阈值进行比较。

S103-2，当传播速度与速度阈值的差小于第一阈值时，处理器将当前时刻确定为基准时刻。

具体地，速度阈值为混凝土结构硬化过程中水泥砂浆由液态转变为固态的时刻时，超声纵波在其中的传播速度。当传播速度与速度阈值的差小于第一阈值时，表示当前时刻接近凝土结构硬化过程中水泥砂浆由液态转变为固态的时刻，且间隔很短，所以可以将当前时刻确定为基准时刻。

可选地，第一阈值的取值可以为0，表示传播速度与速度阈值相等。

需要说明的是，在确定无应力计和应变计组测量的基准时刻后，分别取得无应力计的测值历时曲线和应变计组的测值历时曲线，根据无应力计和应变计组的测值历时曲线，参照混凝土坝安全监测规范综合分析计算应变计组埋设区域附近的应力状态。其中，无应力计是指超声纵波发射装置20和超声纵波接收装置30安装于第一无应力计筒50，超声纵波发射装置20和超声纵波接收装置30相对设置，应变计40安装于第二无应力计筒60，第一无应力计筒50和第二无应力计筒60均预埋于混凝土结构中，第一无应力计筒50和第二无应力计筒60内部通过混凝土材料进行填充；应变计组是指超声纵波发射装置20、超声纵波接收装置30以及应变计40均直接预埋于混凝土结构中。

请继续参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种应力应变测量系统，可选的，该测量系统可以实时上文所述的应力应变测量方法。

测量系统包括处理器和至少一组应变计，处理器分别与每一组应变计连接，每一组应变计均预埋于混凝土结构中。

处理器用于依据超声纵波在混凝土结构中的传播速度确定基准时刻，其中，基准时刻为应力应变测量的起始时刻；

处理器还用于在基准时刻向应变计发送开始信号；

应变计用于在接收到开始信号后，启动应力应变测量，并将测量数据发送给处理器。

可选地，测量系统还包括超声纵波发射装置和超声纵波接收装置，处理器分别与超声纵波发射装置、超声纵波接收装置连接；

处理器还用于每隔预设时刻间隔向超声纵波发射装置发送驱动信号，以使超声纵波发射装置发出超声纵波信号；

超声纵波接收装置用于接收超声纵波信号，并将接收时刻发送给处理器；

处理器还用于依据超声纵波信号的发送时刻和接收时刻获取超声纵波的传播速度，其中，发送时刻为驱动信号的发出时刻。

可选地，超声纵波发射装置和超声纵波接收装置均预埋于混凝土结构中，超声纵波发射装置和超声纵波接收装置相对设置。

可选地，超声纵波发射装置和超声纵波接收装置安装于第一无应力计筒，超声纵波发射装置和超声纵波接收装置相对设置，应变计安装于第二无应力计筒，第一无应力计筒和第二无应力计筒均预埋于混凝土结构中，第一无应力计筒和第二无应力计筒内部通过混凝土材料进行填充，其中，混凝土材料为混凝土结构的构建材料。

需要说明的是，本实施例所提供的应力应变测量系统，其可以执行上述方法流程实施例所示的方法流程，以实现对应的技术效果。为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种应力应变测量方法，其特征在于，应用于测量系统，所述测量系统包括处理器和至少一组应变计，所述处理器分别与每一组应变计连接，每一组应变计均预埋于混凝土结构中，所述方法包括：

所述处理器依据超声纵波在混凝土结构中的传播速度确定基准时刻，其中，所述基准时刻为应力应变测量的起始时刻；

所述处理器在所述基准时刻向所述应变计发送开始信号；

所述应变计在接收到所述开始信号后，启动应力应变测量，并将测量数据发送给所述处理器。

2.如权利要求1所述的应力应变测量方法，其特征在于，所述测量系统还包括超声纵波发射装置和超声纵波接收装置，所述处理器分别与所述超声纵波发射装置、所述超声纵波接收装置连接；

在处理器依据超声纵波在混凝土结构中的传播速度确定基准时刻之前，所述方法还包括：

所述处理器每隔预设时刻间隔向超声纵波发射装置发送驱动信号，以使所述超声纵波发射装置发出超声纵波信号；

超声纵波接收装置接收超声纵波信号，并将接收时刻发送给所述处理器；

所述处理器依据超声纵波信号的发送时刻和所述接收时刻获取超声纵波的传播速度，其中，所述发送时刻为所述驱动信号的发出时刻。

3.如权利要求2所述的应力应变测量方法，其特征在于，所述超声纵波发射装置和所述超声纵波接收装置安装于第一无应力计筒，所述超声纵波发射装置和所述超声纵波接收装置相对设置，所述应变计安装于第二无应力计筒，所述第一无应力计筒和所述第二无应力计筒同步埋入混凝土结构中，所述第一无应力计筒和所述第二无应力计筒内部通过混凝土材料进行填充，其中，所述混凝土材料为所述混凝土结构的构建材料。

4.如权利要求2所述的应力应变测量方法，其特征在于，所述超声纵波发射装置和所述超声纵波接收装置与应变计组同步埋入混凝土结构中，所述超声纵波发射装置和所述超声纵波接收装置相对设置。

5.如权利要求1所述的应力应变测量方法，其特征在于，处理器依据超声纵波在混凝土结构中的传播速度确定基准时刻的步骤，包括：

所述处理器将所述传播速度与预设定的速度阈值进行比较；

当所述传播速度与所述速度阈值的差小于第一阈值时，所述处理器将当前时刻确定为所述基准时刻。

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