CN206772470U - 基于膜片式应变传感器的索力测量装置 - Google Patents
基于膜片式应变传感器的索力测量装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN206772470U CN206772470U CN201720682304.XU CN201720682304U CN206772470U CN 206772470 U CN206772470 U CN 206772470U CN 201720682304 U CN201720682304 U CN 201720682304U CN 206772470 U CN206772470 U CN 206772470U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- strain transducer
- circuit
- cable force
- force measurement
- measurement device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
本实用新型基于膜片式应变传感器的索力测量装置属于桥梁工程测量技术领域；该装置包括振动传导机构和应变传感器，所述的振动传导机构的Y型支架的分叉端安装在滑块外部两侧，其中一个Y型支架的底端与拉索圆周底部固定连接，另一个Y型支架的底部连接活塞，滑动杆一端与基座通过轴连接，所述的应变传感器包括通过法兰与活塞缸连接的壳体、在水平面内沿圆周固定在壳体内的圆膜片、安装在圆膜片上对称分布的四个应变片、分别安装在膜片上下两侧的密封环、安装在壳体底部的调节阀；本实用新型基于膜片式应变传感器的索力测量装置，传感单元设计简单，价格低廉，且测量精度高，测量设备简单方便，适用于施工及运营阶段的索力测量。
Description
技术领域
本实用新型基于膜片式应变传感器的索力测量装置属于桥梁工程测量技术领域。
背景技术
拉索是斜拉桥、悬索桥的重要承重构件，在桥梁的设计施工中，需要调整拉索的索力，使桥梁处于最佳受力状态；同时在桥梁投入使用后，在后期对桥梁的维护过程中，也需要及时调整索力，使之符合设计要求，所以对桥梁拉索的索力进行精确测量，对桥梁施工以及后期运营维护起着非常重要的作用。
在现有对桥梁索力的测量方法中，压力表法与压力传感器标定法仅适用于桥梁施工阶段对拉索索力的测量，其中压力表法需对压力表盘进行人工读数，测量误差大；传感器标定法需将传感器预埋如锚定区，且承重范围大的压力传感器价格昂贵。频率法以获取拉索振动频率为手段，利用频率与索力力学方程可间接求取拉索的索力。频率法目前多采用加速度传感器拾取拉索的振动频率，但存在着传感器成本高，数据采集设备复杂，以及受桥面振动对拉索的振动附加效应影响，导致测量精度降低。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了基于膜片式应变传感器的索力测量装置，该装置可用于施工及运营阶段的索力测量，测量精度高，设备成本低。
本实用新型的目的是这样实现的：
基于膜片式应变传感器的索力测量装置，包括振动传导机构和应变传感器；
所述的振动传导机构包括基座、滑动杆、两个Y型支架、两个套在滑动杆滑动的滑块、活塞缸，以及置于活塞缸内、与Y型支架连接的活塞，Y型支架的分叉端安装在滑块外部两侧，其中一个Y型支架的底端与拉索圆周底部固定连接，另一个Y型支架的底部连接活塞，滑动杆一端与基座通过轴连接，另一端能够绕轴上下转动；
所述的应变传感器包括通过法兰与活塞缸连接的壳体、在水平面内沿圆周固定在壳体内的圆膜片、安装在圆膜片上对称分布的四个应变片、分别安装在膜片上下两侧的密封环、安装在壳体底部的调节阀；
还包括，与应变传感器连接的转换测量电路。
上述的基于膜片式应变传感器的索力测量装置，滑块能够绕与Y型支架的连接点旋转，Y型支架竖直安装。
上述的基于膜片式应变传感器的索力测量装置，所述的转换测量电路包括四个应变片连接的转换电路、与转换电路连接的放大电路、与放大电路连接的滤波整形电路以及单片机。
上述的基于膜片式应变传感器的索力测量装置，所述的转换电路是由应变片的两个引脚分别连接至转换电路的其中一个桥臂，与R1、R2、R3构成电桥；
所述的放大电路是由电桥输出连接至放大器的正向输入端和反向输入端，电阻R5分别连接至放大器的反向输入端和输出端构成反向放大，正向输入端经电阻R4接地，输出端连接至滤波整形电路；
所述的滤波整形电路由转换电路的输出通过电阻R6连接至放大器的反向输入端，放大器的反向输入端通过电容C1接地，放大器的正向输入端通过电阻R7接地，通过串联的电阻R8、R9连接至输出端构成滞回比较器，输出端通过电阻R9连接单片机。
有益效果：本实用新型基于膜片式应变传感器的索力测量装置，该装置利用振动传导机构增大拉索的振动幅度，并利用活塞改变应变传感器内两个气腔的压差，进一步使圆膜片发生形变，使膜片上安装的应变片发生形变，求取圆膜片表面应力，由测量转换单元将信号送入单片机进行信号处理，得到拉索的振动频率。传感单元设计简单，价格低廉，且测量精度高，测量设备简单方便，适用于施工及运营阶段的索力测量。
附图说明
图1是本实用新型基于膜片式应变传感器的索力测量装置的结构示意图。
图2是本实用新型应变传感器的结构示意图。
图3是本实用新型圆膜片的俯视图。
图4是本实用新型Y型支架的正向视图。
图5是本实用新型放大电路的电路图。
图6是本实用新型滤波整形电路的电路图。
图中：1振动传导机构、11基座、12滑动杆、13Y型支架、14滑块、15活塞缸、16活塞、2应变传感器、21壳体、22应变片、23圆膜片、24密封环、25调节阀。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细描述。
具体实施例一
本实施例的基于膜片式应变传感器的索力测量装置，结构示意图如图1、图2、图3、图4所示，包括振动传导机构1和应变传感器2；
所述的振动传导机构1包括基座11、滑动杆12、两个Y型支架13、两个套在滑动杆12滑动的滑块14、活塞缸15，以及置于活塞缸15内、与Y型支架连接的活塞16，Y型支架13的分叉端安装在滑块14外部两侧，其中一个Y型支架13的底端与拉索圆周底部固定连接，另一个Y型支架13的底部连接活塞16，滑动杆12一端与基座11通过轴连接，另一端能够绕轴上下转动；
所述的应变传感器2包括通过法兰与活塞缸15连接的壳体21、在水平面内沿圆周固定在壳体21内的圆膜片23、安装在圆膜片23上对称分布的四个应变片22、分别安装在膜片上下两侧的密封环24、安装在壳体21底部的调节阀25；
还包括与应变传感器2连接的转换测量电路，转换测量电路包括四个应变片连接的转换电路、与转换电路连接的放大电路、与放大电路连接的滤波整形电路、以及单片机。
上述的基于膜片式应变传感器的索力测量装置，滑块14能够绕与Y型支架13的连接点旋转，Y型支架13竖直安装。
该装置以基座11作为支点，以拉索的振动作为动力，带动滑动杆12上下摆动，过程中通过滑块14和Y型支架13带动活塞16在活塞缸15内上下运动，使应变传感器2内的圆膜片23上下产生气压差而发生形变，使应变片22组成的测量电路的输出电压U变化。
具体实施例二
本实施例的基于膜片式应变传感器的索力测量装置，转换测量电路的电路图如图5、图6所示，在具体实施例一的基础上，进一步限定转换测量电路包括四个应变片22连接的转换电路、与转换电路连接的放大电路、与放大电路连接的滤波整形电路以及单片机。
所述的转换电路是由应变片22的两个引脚分别连接至转换电路的其中一个桥臂，与R1、R2、R3构成电桥；
所述的放大电路是由电桥输出连接至放大器的正向输入端和反向输入端，电阻R5分别连接至放大器的反向输入端和输出端构成反向放大，正向输入端经电阻R4接地，输出端连接至滤波整形电路；
所述的滤波整形电路由转换电路的输出通过电阻R6连接至放大器的反向输入端，放大器的反向输入端通过电容C1接地，放大器的正向输入端通过电阻R7接地，通过串联的电阻R8、R9连接至输出端构成滞回比较器，输出端通过电阻R9连接单片机。
振动传导机构1增大拉索的振动幅度，并利用活塞16改变应变传感器2内两个气腔的压差，进一步使圆膜片23发生形变，使膜片上安装的应变片22发生形变，求取圆膜片23表面应力，由测量转换单元将信号送入单片机进行信号处理，得到拉索的振动频率，得到输出电压U，在放大电路进行放大，滤波电路进行滤波后，利用滞回比较器进行信号整形，然后送入单片机进行处理。
输出电压U的频率与拉索振动频率相等，该装置对圆膜片23所受应力进行测量，通过拾取应变片22输出电压U的频率间接获取拉索的振动频率，然后通过拉索频率与拉索索力的力学方程求取索力T，力学方程如下式：
T＝4ml2f2
其中，T表示拉索索力(N)，m表示拉索线密度(kg/m)，l表示拉索计算长度(m)，f表示振动频率(Hz)。
Claims (4)
1.基于膜片式应变传感器的索力测量装置，其特征在于：包括振动传导机构(1)和应变传感器(2)；
所述的振动传导机构(1)包括基座(11)、滑动杆(12)、两个Y型支架(13)、两个套在滑动杆(12)滑动的滑块(14)、活塞缸(15)，以及置于活塞缸(15)内、与Y型支架连接的活塞(16)，Y型支架(13)的分叉端安装在滑块(14)外部两侧，其中一个Y型支架(13)的底端与拉索圆周底部固定连接，另一个Y型支架(13)的底部连接活塞(16)，滑动杆(12)一端与基座(11)通过轴连接，另一端能够绕轴上下转动；
所述的应变传感器(2)包括通过法兰与活塞缸(15)连接的壳体(21)、在水平面内沿圆周固定在壳体(21)内的圆膜片(23)、安装在圆膜片(23)上对称分布的四个应变片(22)、分别安装在膜片上下两侧的密封环(24)、安装在壳体(21)底部的调节阀(25)；
还包括，与应变传感器(2)连接的转换测量电路。
2.根据权利要求1所述的基于膜片式应变传感器的索力测量装置，其特征在于：滑块(14)能够绕与Y型支架(13)的连接点旋转，Y型支架(13)竖直安装。
3.根据权利要求1所述的基于膜片式应变传感器的索力测量装置，其特征在于：所述的转换测量电路包括四个应变片(22)连接的转换电路、与转换电路连接的放大电路、与放大电路连接的滤波整形电路以及单片机。
4.根据权利要求3所述的基于膜片式应变传感器的索力测量装置，其特征在于：所述的转换电路是由应变片(22)的两个引脚分别连接至转换电路的其中一个桥臂，与R1、R2、R3构成电桥；
所述的放大电路是由电桥输出连接至放大器的正向输入端和反向输入端，电阻R5分别连接至放大器的反向输入端和输出端构成反向放大，正向输入端经电阻R4接地，输出端连接至滤波整形电路；
所述的滤波整形电路由转换电路的输出通过电阻R6连接至放大器的反向输入端，放大器的反向输入端通过电容C1接地，放大器的正向输入端通过电阻R7接地，通过串联的电阻R8、R9连接至输出端构成滞回比较器，输出端通过电阻R9连接单片机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720682304.XU CN206772470U (zh) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | 基于膜片式应变传感器的索力测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720682304.XU CN206772470U (zh) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | 基于膜片式应变传感器的索力测量装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206772470U true CN206772470U (zh) | 2017-12-19 |
Family
ID=60636733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201720682304.XU Active CN206772470U (zh) | 2017-06-13 | 2017-06-13 | 基于膜片式应变传感器的索力测量装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN206772470U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108629116A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-10-09 | 哈尔滨开博科技有限公司 | 基于参数传递的线性模型索力测量方法 |
| CN110455441A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-11-15 | 河海大学 | 一种体外索预应力测试辅助装置 |
-
2017
- 2017-06-13 CN CN201720682304.XU patent/CN206772470U/zh active Active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108629116A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-10-09 | 哈尔滨开博科技有限公司 | 基于参数传递的线性模型索力测量方法 |
| CN108629116B (zh) * | 2018-05-04 | 2022-03-25 | 哈尔滨开博科技有限公司 | 基于参数传递的线性模型索力测量方法 |
| CN110455441A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-11-15 | 河海大学 | 一种体外索预应力测试辅助装置 |
| CN110455441B (zh) * | 2019-07-24 | 2021-06-01 | 河海大学 | 一种体外索预应力测试辅助装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN206847836U (zh) | 基于梁式应变传感器的索力测量装置 | |
| CN110132527B (zh) | 一种基于天平信号的风洞试验中模型振动监测方法 | |
| CN207248916U (zh) | 一种加速度传感器校准装置 | |
| CN203772527U (zh) | 一种发动机橡胶悬置动刚度的测试装置 | |
| CN206772470U (zh) | 基于膜片式应变传感器的索力测量装置 | |
| CN112326110B (zh) | 一种基于压力-力值转换的高低温正弦压力校准装置 | |
| CN202748127U (zh) | 一种手持式工作测振仪全自动检定系统 | |
| CN209485644U (zh) | 一种螺栓组连接振动可靠性实验装置 | |
| CN102636247A (zh) | 一种压气机喘振检测装置的实验方法 | |
| CN209979111U (zh) | 探究无损检测残余应力的试验装置 | |
| CN206772482U (zh) | 基于霍尔效应的索力测量装置 | |
| CN103852211A (zh) | 弯矩传感器标定装置及标定方法 | |
| CN205138756U (zh) | 一种风洞风压监测管路频响修正装置 | |
| CN204964302U (zh) | 一种柔性材料压缩应力应变数显式测试装置 | |
| CN108344546B (zh) | 一种汽轮机隔板挠度试验装置及其试验方法 | |
| CN201844897U (zh) | 数字式0.1级拉压一体化标准测力仪 | |
| CN206862533U (zh) | 基于电磁感应的索力测量装置 | |
| CN206073942U (zh) | 一种气包高度测量装置 | |
| CN105115707B (zh) | 一种关节曲面结合面动态特性测试装置及测试方法 | |
| CN112461675A (zh) | 一种粗粒土振动三轴试验装置和方法 | |
| CN201724733U (zh) | 三轴仪剪切波速检测装置 | |
| CN203203877U (zh) | 一种汽轮机隔板挠度试验机 | |
| CN201867243U (zh) | 一种连铸机结晶器振动装置在线监测装置 | |
| CN112525702B (zh) | 土工膜非等轴气胀试验双向不等应力测量方法 | |
| CN106814304A (zh) | 一种陀螺仪电路板老化测试系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |