CN202903763U - 一种桁架结构损伤诊断装置 - Google Patents

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杨秋伟
杨丽君
孙斌祥
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Abstract

本实用新型公开了一种桁架结构损伤诊断装置，包括无线应变传感器、无线数据采集仪器和杆件损伤状况诊断器；无线应变传感器均安装于每根杆件的中部；无线数据采集仪器可定期采集待测桁架结构在相同的静态条件下各杆件的应变值，并将该应变值传输给杆件损伤状况诊断器；杆件损伤状况诊断器包括求应变变化率模块、比较及诊断输出模块以及稳压电源模块。本案所提的方法，只需要一台无线数据采集仪器和若干个无线应变传感器，易于操作实施，能检测出微小损伤，并能对桁架结构的健康工作状况作长期监测。本技术方案，结构简单，成本低廉，易于操作实施，能检测出微小损伤，并能对桁架结构的健康工作状况作长期监测。

Description

一种桁架结构损伤诊断装置
技术领域
本实用新型属于土木工程学科的结构破损诊断领域，涉及一种桁架结构损伤诊断装置。
背景技术
桁架结构在许多工业及民用建筑中广泛应用，如空间屋架、塔吊、输电塔架、桁架桥梁等。由于使用年限的增长，以及环境腐蚀、灾害荷载等的影响，桁架结构将不可避免的发生损伤，必须对结构中的损伤状况作出及时准确的诊断，以便于维修加固避免灾难性的后果发生。
传统的损伤诊断方法或装置，大多都是利用可视的局部的实验方法，如超声波方法、磁场方法、温度场方法以及采用该方法的各类装置等。然而上述方法或装置，存在如下缺陷：首先，要求事先大概知道损伤位置，其次，要求被检测部位设备可以到达，因此预判性较差，工作量大耗费高，且不适用于大型土木工程结构的损伤诊断。
有鉴于此，本发明人结合从事结构损伤诊断领域研究工作多年的经验，对上述技术领域的缺陷进行长期研究，本案由此产生。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供了一种桁架结构损伤诊断装置，结构简单，成本低廉，易于操作实施，能检测出微小损伤，并能对桁架结构的健康工作状况作长期监测。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种桁架结构损伤诊断装置，包括无线应变传感器、无线数据采集仪器和杆件损伤状况诊断器；无线应变传感器的数目有多个，以保证待测桁架结构中每根杆件的中部均安装有一个无线应变传感器；无线数据采集仪器可获取各无线应变传感器的数据，从而可定期采集待测桁架结构在相同的静态条件下（即结构完全静止，没有发生振动的情况）各杆件的应变值，并将该应变值传输给杆件损伤状况诊断器；杆件损伤状况诊断器包括可求出每根杆件的应变变化率的求应变变化率模块，可根据应变变化率与某一事先定义的阀值做比较并得出待测桁架结构中各杆件的损伤状况诊断结论的比较及诊断输出模块，以及与上述两模块相连并提供其所需电压的稳压电源模块。
进一步，所述求应变变化率模块，是指可将每次采集的应变数据和上一次采集的应变数据求差值，然后再将差值除以上一次的应变值即得应变变化率，并将该应变变化率值传输给比较及诊断输出模块；所述比较及诊断输出模块，是指可将所得的应变变化率值跟阀值做比较，小于阀值所对应的那些杆件即可诊断为未损伤杆件，而大于阀值所对应的那些杆件即可诊断为发生损伤的杆件，且应变变化率越大则说明损伤程度越严重。
本实用新型根据桁架结构受力及变形特点，并利用最新的测试技术，提出一种新的桁架结构损伤诊断装置。其具体工作原理如下：
通过在桁架结构的各根杆件中部安装无线应变传感器，并由无线数据采集仪器定期采集结构在相同的静态条件下(即结构完全静止，没有发生振动的情况)各杆件的应变值，将采集的应变数据通过杆件损伤状况诊断器，即可对桁架结构的损伤状况作出准确诊断。
本实用新型的有益成果为：第一，本实用新型无需要求事先大概知道损伤位置，克服了现有技术预判性较差的缺陷；第二，本实用新型所用设备简单，成本低廉，易于操作实施；第三，本实用新型克服了现有技术工作量大耗费高的缺陷，可方便适用于大型土木工程结构的损伤诊断；第四，本实用新型能检测出微小损伤，并能对桁架结构的健康工作状况作长期监测。
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本实用新型的实施示意图。其中图中1是无线应变传感器；2是无线数据采集仪器，3是杆件损伤状况诊断器。
具体实施方式
本实用新型一种桁架结构损伤诊断装置，如图1所示，一种桁架结构损伤诊断装置，包括无线应变传感器1、无线数据采集仪器2和杆件损伤状况诊断器3。
无线应变传感器的数目有多个，以保证待测桁架结构中每根杆件的中部均安装有一个无线应变传感器。无线数据采集仪器可获取各无线应变传感器的数据，从而可定期采集待测桁架结构在相同的静态条件下（即结构完全静止，没有发生振动的情况）各杆件的应变值，并将该应变值传输给杆件损伤状况诊断器。上述技术方案中，所述的无线应变传感器可以由市场购买得到，，在本实施例中，无线应变传感器的数目等于待测桁架结构中杆件的数目，且每个无线应变传感器均安装于每根杆件的中部。所述的无线数据采集仪器可以由市场购买得到，根据情况定期（如每月一次）采集应变数据，每次采集数据时应使结构处于相同的静态条件下（即结构完全静止，没有发生振动的情况）。
杆件损伤状况诊断器包括可求出每根杆件的应变变化率的求应变变化率模块，可根据应变变化率与某一事先定义的阀值做比较并得出待测桁架结构中各杆件的损伤状况诊断结论的比较及诊断输出模块，以及与上述两模块相连并提供其所需电压的稳压电源模块。在具体实施中，阀值根据测试仪器的精度和诊断经验来确定。实现上述功能的各个模块，可以集成在一个电路板中，也可以是其他选择；其具体的电路、元器件等结构，由于属于现有技术，此处就不再赘述，只要能实现相应的功能即可。该杆件损伤状况诊断器也可以是其他更复杂的电子处理设备，比如平板电脑或其他便携电子处理器等，只要包含有可实现上述功能的模块即可。
上述杆件损伤状况诊断器的求应变变化率模块和比较及诊断输出模块在做具体电路布置时可以有多种选择，只要能实现上述功能即可。
在本实施例中，所述求应变变化率模块，是指可将每次采集的应变数据和上一次采集的应变数据求差值，然后再将差值除以上一次的应变值即得应变变化率，并将该应变变化率值传输给比较及诊断输出模块；所述比较及诊断输出模块，是指可将所得的应变变化率值跟阀值做比较，小于阀值所对应的那些杆件即可诊断为未损伤杆件，而大于阀值所对应的那些杆件即可诊断为发生损伤的杆件，且应变变化率越大则说明损伤程度越严重。
在本实施例中，上述模块的具体设计如下：
设由无线数据采集仪器第一次采集的应变数据为                                               
Figure 2012204031908100002DEST_PATH_IMAGE002
(
Figure 2012204031908100002DEST_PATH_IMAGE004
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为桁架结构的杆件数目，上标“1”表示第一次测量)，第二次采集的应变数据为
Figure DEST_PATH_IMAGE008
(
Figure 999001DEST_PATH_IMAGE004
)，则各杆件的应变变化率可由下列公式求得：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
, (
Figure 753330DEST_PATH_IMAGE004
)；
将各杆件的应变变化率
Figure DEST_PATH_IMAGE012
(
Figure 428025DEST_PATH_IMAGE004
)和一个事先给定的阀值
Figure DEST_PATH_IMAGE014
做比较，
Figure 951410DEST_PATH_IMAGE014
可以根据测试仪器的精度水平和诊断经验确定(如一般情况可取)，小于
Figure 318938DEST_PATH_IMAGE014
的那些
Figure 560563DEST_PATH_IMAGE012
所对应的杆件即诊断为未损伤杆件，而大于的那些
Figure 915376DEST_PATH_IMAGE012
所对应的杆件即诊断为损伤杆件，且
Figure 250542DEST_PATH_IMAGE012
值越大则表明所对应的杆件损伤程度越严重。
采用上述技术方案，首先，无需要求事先大概知道损伤位置，克服了现有技术预判性较差的缺陷；其次，所用设备简单，成本低廉，易于操作实施；第三，克服了现有技术工作量大耗费高的缺陷，可方便适用于大型土木工程结构的损伤诊断；第四，本实用新型能检测出微小损伤，并能对桁架结构的健康工作状况作长期监测。
以上所述仅为本实用新型的具体实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (1)

1.一种桁架结构损伤诊断装置，其特征在于：包括无线应变传感器、无线数据采集仪器和杆件损伤状况诊断器；无线应变传感器的数目有多个，以保证待测桁架结构中每根杆件的中部均安装有一个无线应变传感器；无线数据采集仪器可获取各无线应变传感器的数据，从而可定期采集待测桁架结构在相同的静态条件下各杆件的应变值，并将该应变值传输给杆件损伤状况诊断器；杆件损伤状况诊断器包括可求出每根杆件的应变变化率的求应变变化率模块，可根据应变变化率与某一事先定义的阀值做比较并得出待测桁架结构中各杆件的损伤状况诊断结论的比较及诊断输出模块，以及与上述两模块相连并提供其所需电压的稳压电源模块。 
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CN102809632A (zh) * 2012-08-15 2012-12-05 绍兴文理学院 一种桁架结构损伤诊断装置

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