CN211825412U

CN211825412U - 一种用于在役玻璃幕墙结构胶性能评估的压阻组件

Info

Publication number: CN211825412U
Application number: CN202020359770.6U
Authority: CN
Inventors: 赵成; 郭鹏飞; 王春雨; 王健
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2020-03-20
Filing date: 2020-03-20
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2030-03-20

Abstract

本实用新型涉及一种用于在役玻璃幕墙结构胶性能评估的压阻组件，包括压阻组件，压阻组件包括基板、设置在基板上的若干个压阻敏感芯片和压阻信号处理与发射电路，基板包括底板、侧板；底板呈十字形，侧板环绕底板的各个侧端并与各个侧端垂直相连；各个压阻敏感芯片包括基片、制作在基片上的若干个压阻条、若干个金属膜导线和2个输出电极，各个金属膜导线将各个压阻条依次相连形成一个S型的压阻环，2个输出电极连接于压阻环的两端；各个压阻敏感芯片的输出电极与压阻信号处理与发射电路相连。通过本实用新型，可利用压阻组件感测隐框玻璃幕墙中结构胶因幕墙玻璃移位而产生的弹性形变情况，据此分析其变位承受能力并评估结构胶的在役状态。

Description

一种用于在役玻璃幕墙结构胶性能评估的压阻组件

技术领域

本实用新型涉及一种用于在役玻璃幕墙结构胶性能评估的压阻组件，属于玻璃幕墙的检测技术领域。

背景技术

玻璃幕墙特别是隐框玻璃幕墙广泛应用于城市高层和超高层建筑中。在隐框玻璃幕墙结构中，不具有用于夹持玻璃并承载其重量的金属外框，幕墙玻璃通过硅酮结构胶固定在金属内框横梁和纵梁上。

随着服役时间的增加，在冷热气候效应、日光照射、风载荷、潮湿腐蚀环境等因素作用下，结构胶趋于老化，出现变硬、变脆、弹性降低、变位承受能力不足而开裂、粘结失效等现象，存在导致人身伤亡和财产损失的安全隐患。因此，需要适时、有效地对玻璃幕墙结构胶包括工作状态和安全状态的在役状态进行评估。

现行技术中检测结构胶在役状态的一种方法是从玻璃幕墙结构的硅酮结构胶块中提取部分胶样，在实验室进行力学性能测试，属于破坏性的非原位试验方法，无法现场、实时判断结构胶的弹性、变位承受能力、粘接力等性能的现行有效性；一种方法是通过对幕墙玻璃面板施加载荷并对结构胶的力学性能进行检测（CN108489819A，用于玻璃幕墙的结构胶的检测装置及评估方法），这种方法虽属现场检测，但需要专门的接触式试验装置，在高层和超高层建筑玻璃幕墙检测中难以实施，且难以准确模拟实际应用中冷热荷载、风荷载等各种因素对玻璃幕墙结构胶的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于在役玻璃幕墙结构胶性能评估的压阻组件，基于压阻原理的实时、原位、非接触式玻璃幕墙结构胶在役状态的检测、评估手段，适合于高层和超高层建筑玻璃幕墙工作状态和安全状态的监测。

本实用新型的目的是这样实现的，一种用于在役玻璃幕墙结构胶性能评估的压阻组件，包括压阻组件，压阻组件包括基板、设置在基板上的若干个压阻敏感芯片和压阻信号处理与发射电路，其特征在于：

所述基板包括底板、侧板；底板呈十字形，侧板环绕底板的各个侧端并与各个侧端垂直相连；

所述各个压阻敏感芯片包括基片、制作在基片上的若干个压阻条、若干个金属膜导线和2个输出电极，各个金属膜导线将各个压阻条依次相连形成一个S型的压阻环，所述2个输出电极连接于压阻环的两端；

所述各个压阻敏感芯片分别固定于侧板的左上、右上、左下、右下部分的内侧，所述各个压阻敏感芯片平行于底板设置；

所述压阻信号处理与发射电路设置于底板上，所述各个压阻敏感芯片的输出电极与压阻信号处理与发射电路相连。

所述底板和侧板均为柔性基板。

所述压阻敏感芯片中的基片为硅片，各个压阻条为制作在硅片表面的条状掺杂压阻区，各个金属膜导线和输出电极覆盖在硅片表面；所述压阻敏感芯片中各个压阻条的大小、数目和各个压阻条的间距依据检测要求而定。

本实用新型结构合理简单、生产制造容易、使用方便，提供的一种用于在役玻璃幕墙结构胶性能评估的压阻组件，本实用新型的工作原理为：

隐框玻璃幕墙结构中，用双面胶预粘接的幕墙玻璃通过结构胶固定在金属内框横梁和纵梁上，相邻幕墙玻璃的间隙填充密封泡沫条和密封胶。

当幕墙玻璃受到外界力的作用时，结构胶随着幕墙玻璃的移位而产生弹性形变，所述结构胶的形变量即变位承受能力与其在役状态有关。处于正常服役状态的结构胶有着良好的弹性和粘接性，其变位承受能力较强，可以保证幕墙玻璃的移位限定在安全范围以内；而长期服役并受冷热气候、风载荷等外界因素作用的结构胶趋于老化，弹性即变位承受能力相应减弱，可能出现结构胶开裂、粘结失效等现象。

本实用新型利用压阻组件感测玻璃幕墙结构胶因幕墙玻璃移位所产生的弹性形变情况即其变位承受能力，评估玻璃幕墙中结构胶的性能及其在役状态。

应用时，所述侧板的左上、右上、左下、右下部分的外侧固定于相邻的4个结构胶和其所粘接的金属内框横梁或者纵梁上，并使各个侧板横跨于上述结构胶和其所粘接的金属内框横梁或者纵梁的接缝之上；

相应地，所述侧板上的各个压阻敏感芯片平行于结构胶与其所粘接的金属内框横梁或者纵梁的接缝纵向设置，并使各个压阻敏感芯片横跨于上述结构胶和其所粘接的金属内框横梁或者纵梁的接缝之上，其中各个压阻敏感芯片上的压阻环正对结构胶一侧，输出电极正对金属内框横梁或者纵梁一侧。

所述设置有压阻信号处理与发射电路的底板悬置于相邻的4个结构胶的空隙中，所述各个压阻敏感芯片的输出电极与压阻信号处理与发射电路相连。

所述结构胶因幕墙玻璃移位所产生的弹性形变通过基板作用到各个压阻敏感芯片上，其中，结构胶因幕墙玻璃沿上下方向的切向移位而产生的弹性形变作用在设置于结构胶上端面或者下端面侧板上的压阻敏感芯片，结构胶因幕墙玻璃沿左右方向的切向移位而产生的弹性形变作用在设置于结构胶左侧面或者右侧面侧板上的压阻敏感芯片，结构胶因幕墙玻璃沿内外方向的纵向移位而产生的弹性形变同时作用在各个压阻敏感芯片，使对应的压阻敏感芯片的输出电阻发生变化。

所述各个压阻敏感芯片的输出电阻通过压阻信号处理与发射电路处理并输出。

所述压阻信号处理与发射电路包括若干个惠斯顿电桥、调理电路、AD转换器、单片机模块和无线通讯模块（发射端）；

所述各个压阻敏感芯片用作对应的各个惠斯顿电桥的可变电阻臂，所述若干个个惠斯顿电桥的输出端由单片机控制的多路选通器进行选通，所述惠斯顿电桥的输出端与调理电路、AD转换器、单片机和无线通讯模块依次相连。

所述压阻信号处理与发射电路中的惠斯顿电桥将对应压阻敏感芯片的电阻变化量转换为电压信号，经由单片机控制的多路选通器选通其中之一接入调理电路，调理电路将输入电压信号调整为AD转换器测量范围内的稳定电压信号并输入AD转换器，AD转换器将模拟电压信号转换为相应的数字电压信号后输入单片机，单片机通过运算将电压值重新标定为电阻变化量，编码后通过无线通讯模块发射输出。

或者，所述压阻信号处理与发射电路包括1个惠斯顿电桥、调理电路、AD转换器、单片机模块和无线通讯模块（发射端）；

所述各个压阻敏感芯片经由单片机控制的多路选通器选通其中之一作为惠斯顿电桥的可变电阻臂，惠斯顿电桥输出端与调理电路、AD转换器、单片机和无线通讯模块依次相连；

所述压阻信号处理与发射电路中的惠斯顿电桥将由单片机控制的多路选通器所选通的压阻敏感芯片之一的电阻变化量转换为电压信号并接入调理电路，调理电路将输入电压信号调整为AD转换器测量范围内的稳定电压信号并输入AD转换器，AD转换器将模拟电压信号转换为相应的数字电压信号后输入单片机，单片机通过运算将电压值重新标定为电阻变化量，编码后通过无线通讯模块发射输出；

所述压阻信号处理与发射电路通过由单片机控制的多路选通器对各个压阻敏感芯片的输出信号进行选通和处理，分析幕墙玻璃表面不同被检测部位的应变或形变情况，据此评估玻璃幕墙中不同位置处的结构胶的性能及其在役状态。

通过外置的压阻信号接收与处理电路记录各个压阻敏感芯片输出电阻，将各个压阻敏感芯片输出电阻与其标称电阻对比，分析结构胶因幕墙玻璃移位而产生的弹性形变情况即其变位承受能力，据此评估所检测的玻璃幕墙结构胶的性能及其在役状态；

或者，通过外置的压阻信号接收与处理电路记录并对比各个压阻敏感芯片输出电阻及其相对变化情况，分析结构胶因幕墙玻璃移位而产生的弹性形变即其变位承受能力的相对变化情况，据此评估所检测的玻璃幕墙结构胶的性能及其在役状态。

或者，通过外置的压阻信号接收与处理电路记录并对比不同时刻各个压阻敏感芯片输出电阻及其变化情况，分析结构胶因幕墙玻璃移位而产生的弹性形变即其变位承受能力随时间的变化情况，据此评估所检测的玻璃幕墙结构胶的性能及其在役状态。

所述压阻信号接收与处理电路包括依次相连的无线通讯模块（接收端）、单片机、显示模块或者输出接口模块。

所述压阻信号接收与处理电路中的无线通讯模块接收压阻敏感芯片经压阻信号处理与发射电路输出的电阻变化量信号，经单片机处理并由显示模块显示，或者通过输出接口模块输出至其它数字系统作进一步处理。

有益效果：

本实用新型利用压阻组件感测隐框玻璃幕墙中结构胶因幕墙玻璃移位而产生的弹性形变情况，据此分析其变位承受能力并评估结构胶的性能及其在役状态。所述压阻组件固定于隐框玻璃幕墙内部结构胶和其所粘接的金属内框横梁或者纵梁表面，可以与隐框玻璃幕墙的安装同步设置并长期使用，结构简单、使用方便。本实用新型采用无线方式发送和接收各个压阻敏感芯片的输出电阻信息，属于一种非接触式的玻璃幕墙结构胶检测、评估手段，适合于定时或者不定时地、重点或常规性地对玻璃幕墙结构胶的性能及其在役状态进行监测；相对于现行技术中从玻璃幕墙结构中提取胶样进行力学性能的方法，既避免了对在役硅酮结构胶的破坏，又具有原位、实时的优点；相对于现行技术中通过对幕墙玻璃面板施加载荷以检测结构胶力学性能的方法，既减小了对检测设备的要求，又具有非接触检测的优点，适用于高层和超高层建筑玻璃幕墙的检测与监控。

附图说明

图1为本实用新型的压阻组件的结构示意图；

图2为本实用新型的压阻敏感芯片的结构示意图；

图3为本实用新型的压阻组件与所检测的玻璃幕墙的结构关系示意图；

图4为本实用新型的压阻组件与所检测的玻璃幕墙的结构关系剖示图。

图中，1压阻组件、11基板、111底板、112侧板、12压阻敏感芯片、121基片、122压阻条、123金属膜导线、124输出电极、13压阻信号处理与发射电路、2幕墙玻璃、3结构胶、4金属内框梁、5密封胶条、6密封泡沫条、7双面胶。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明。

一种用于在役玻璃幕墙结构胶性能评估的压阻组件，包括压阻组件1，压阻组件1包括基板11、设置在基板11上的若干个压阻敏感芯片12和压阻信号处理与发射电路13；

所述基板11包括十字形的底板111和环绕底板111的各个侧端并与各个侧端垂直相连的侧板112；

所述各个压阻敏感芯片12包括基片121、制作在基片121上的若干个压阻条122、若干个金属膜导线123和2个输出电极124；

所述各个金属膜导线123将各个压阻条122依次相连形成一个S型的压阻环，所述2个输出电极124连接于压阻环的两端；

所述各个压阻敏感芯片12分别固定于侧板112的左上、右上、左下、右下部分的内侧；

所述底板111和侧板112均为柔性基板；

所述压阻敏感芯片12中的基片121为硅片，所述压阻敏感芯片12中的各个压阻条122为制作在硅片表面的条状掺杂压阻区，所述各个金属膜导线123和输出电极124覆盖在硅片表面；

所述压阻敏感芯片12中各个压阻条122的大小、数目、各个压阻条122的间距依据检测要求而定；

所述压阻信号处理与发射电路13设置于底板111上，所述各个压阻敏感芯片12的输出电极124与压阻信号处理与发射电路13相连。

本实用新型的压阻组件用于检测、评估玻璃幕墙结构胶的性能及其在役状态的具体实施方式如下：

隐框玻璃幕墙2结构中，用双面胶7预粘接的幕墙玻璃2通过结构胶3固定在金属内框梁4上，相邻幕墙玻璃2的间隙填充密封泡沫条6和密封胶条5。

⑴ 安装

所述侧板112的左上、右上、左下、右下部分固定于相邻的4个结构胶3和其所粘接的金属内框梁4上，并使各个侧板112横跨于上述结构胶3和其所粘接的金属内框梁4的接缝之上；

相应地，所述各个压阻敏感芯片12在各个侧板112上平行于结构胶3与其所粘接的金属内框梁4的接缝纵向设置，并使各个压阻敏感芯片112横跨于上述结构胶3和其所粘接的金属内框梁4的接缝之上，其中各个压阻敏感芯片12上的压阻环正对结构胶3一侧，各个输出电极124正对金属内框梁4一侧。

所述设置有压阻信号处理与发射电路13的底板111悬置于相邻的4个结构胶的空隙中。

⑵ 检测

通过外置的压阻信号接收与处理电路记录各个压阻敏感芯片12的输出电阻，将各个压阻敏感芯片12输出电阻与其标称电阻对比，分析各个压阻敏感芯片12输出电阻的变化情况，据此分析幕墙玻璃2表面正对结构胶的部位的应变或形变情况，评估玻璃幕墙结构胶的性能及其在役状态；

或者，通过外置的压阻信号接收与处理电路记录不同时刻各个压阻敏感芯片12的输出电阻，对比不同时刻各个压阻敏感芯片12的输出电阻，分析各个压阻敏感芯片12的输出电阻随时间的变化情况，据此分析幕墙玻璃表面正对结构胶的部位的应变或形变随时间的变化情况，评估玻璃幕墙中结构胶的性能及其在役状态。

Claims

1.一种用于在役玻璃幕墙结构胶性能评估的压阻组件，包括压阻组件（1），压阻组件（1）包括基板（11）、设置在基板（11）上的若干个压阻敏感芯片（12）和压阻信号处理与发射电路（13），其特征在于：

所述基板（11）包括底板（111）、侧板（112）；底板（111）呈十字形，侧板（112）环绕底板的各个侧端并与各个侧端垂直相连；

所述压阻敏感芯片（12）包括基片（121）、制作在基片（121）上的若干个压阻条（122）、若干个金属膜导线（123）和2个输出电极（124），金属膜导线（123）将压阻条（122）依次相连形成一个S型的压阻环，所述2个输出电极（124）连接于压阻环的两端；

所述压阻敏感芯片（12）分别固定于侧板（112）的左上、右上、左下、右下部分的内侧，所述压阻敏感芯片（12）平行于底板（111）设置；

所述压阻信号处理与发射电路（13）设置于底板（111）上，所述压阻敏感芯片（12）的输出电极（124）与压阻信号处理与发射电路（13）相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于在役玻璃幕墙结构胶性能评估的压阻组件，其特征在于：所述底板（111）和侧板（112）均为柔性基板。

3.根据权利要求1所述的一种用于在役玻璃幕墙结构胶性能评估的压阻组件，其特征在于：所述压阻敏感芯片（12）中的基片（121）为硅片，压阻条（122）为制作在硅片表面的条状掺杂压阻区，金属膜导线（123）和输出电极（124）覆盖在硅片表面；所述压阻敏感芯片（12）中压阻条（122）的大小、数目和压阻条（122）的间距依据检测要求而定。