CN2138792Y

CN2138792Y - 钢索拉力检测仪

Info

Publication number: CN2138792Y
Application number: CN 92212292
Authority: CN
Inventors: 杨金喜; 刘克明
Original assignee: HUNAN PROV TRAFFIC SCIENT RESE
Current assignee: HUNAN PROV TRAFFIC SCIENT RESE
Priority date: 1992-02-27
Filing date: 1992-02-27
Publication date: 1993-07-21
Anticipated expiration: 2002-02-27

Abstract

一种钢索拉力检测仪，用于工程中静态受力钢索拉力的检测。它利用钢索受力后自振频率改变的特性。采用脉冲测量技术，通过压电加速度计(13)将机械振动信号转换成电信号，经二级放大器(21A)、 (21B)、程控放大器(22)、模拟滤波器(23)、A/D转换器(24)、自动调零电路(25)、微机系统(26)的分析处理，自动完成对钢索受力的计算，并将结果打印输出。本仪器较常规检测手段精度高2～3倍，工效提高3倍以上，操作简便安全。

Description

一种钢索拉力检测仪，用于工程中静态受力钢索拉力的检测，属物理检测仪器。

在现有技术中，对于钢索承受拉力的检测，一般采用装有油压表的千斤顶，检测张拉时承受的拉力，根据油压的大小和千斤顶承载吨位来计算其拉力。这种方法精度低，检测安装仪具困难，劳动强度大。对于特大型钢索，如：大型桥梁中斜拉桥斜拉索的拉力检测，这种方法不仅需要大吨位的千斤顶，而且在检测作业中具有一定的危险性。对于长期承受拉力钢索的检测，则通常是用人工摇动钢索，使其作单波摆动，通过钢索的振动频率来计算钢索拉力。如上海市政工程研究所的GZ－83型钢索周期仪就属这类检测仪器。这种方法同样存在准确度低，速度慢和劳动强度大的问题。若是钢索较粗，人工起振困难。

鉴上，本实用新型的目的就在于提供一种无需人工摇动钢索，可自动检测钢索所受拉力的钢索拉力检测仪。

本实用新型将传感器固接于钢索上，传感器上装有压电加速度计，压电加速度计检测钢索的自振信号，将此信号进行放大，通过多芯屏蔽电缆，将信号输入电路系统。电路系统将传感器上的信号进行二次放大，自动调零、滤波、A／D转换等处理后，信号输入微计算机，再通过微计算机的检测分析，自动计算出钢索的自振频率和拉力，以此来实现上述目的。以下结合附图和实施例，详述本实用新型的工作原理和结构特征。

附图说明：

图1为主机的主视图；

图2为主机的府视图；

图3为传感器结构图；

图4为电路方框图。

由物理学可知，钢索有其自身的振动频率，当钢索受力后，其自振频率会发生改变。钢索承受拉力与自振频率之间存在如下关系：

P＝4ML²f²＝Kf²K＝4WL²（比例系数）

式中：P——钢索承受的拉力；

W——钢索单位长度的质量；

L——钢索两支点间的长度；

f——钢索的自振频率。

根据物理学原理和钢索受力与自振频率之间的数学关系，只要能检测出钢索的自振频率，就可计算出钢索受力的大小，因比例系数K是被测对象的已知量。据此，本实用新型根据钢索自振频率和受力之间的关系，通过压电加速度计将钢索自振频率的机械振动转换成电信号。然后通过电路系统将信号放大、滤波、数模转换、频谱分析等处理，交由微机进行检测计算自动计算出钢索的自振频率和钢索所受拉力，并将检测结果打印输出。

参见图1～图3，本实用新型主要由主机和传感器两大部分构成。图1为主机的主视图，它是一个盒式结构的长方形盒，由罩壳［1］、底壳［2］两部分组成。罩壳［1］和底壳［2］用轻金属或工程塑料整体铸造或压注。罩壳［1］为长方形空盒，外形轮廓面微向内倾斜一定角度，顶面后部有一凸出呈坡度的凸台，在凸台的斜面上加工一个显示屏窗口［3］、顶面的前部设置有键盘窗口［8］。在罩壳［1］的右侧面设计一个打印机接口窗［7］和一个电源开关窗口［9］，罩壳［1］后面右端设计一个传感器接口［6］供安装插座［16］用。罩壳［1］和底壳［2］以螺钉相连接，并用定位止口来定位。

底壳［2］同样是一个长方形敞式半盒，它外轮廓面也向内倾斜一定角度，在底壳［2］的内腔底面沿周边设置8个圆柱形凸台［4］，每个凸台加工一个螺孔，电路板［5］用螺钉紧固支承在凸台［4］上。电路板［5］包括微机和检测处理系统各部分电路以及键盘，均安装在电路板［5］上。底壳［2］用螺钉与罩壳［1］相连接。

图3为传感器结构图，传感器的功能是将钢索受力后的自振频率的机械振动信号转换成电荷信号，由压电加速度计［13］接收，经电荷放大器电路板［11］放大转换成电压信号，通过多芯屏蔽是缆［15］和插座［16］，再经传输电缆［17］与主机的插座［6］连接，将信号输入主机进行分析处理。传感器也是一个盒式结构，它由罩盒［10］、底板［18］、尼龙弹性扣带［19］、电荷放大器电路板［11］、电缆［12］、压电加速度计［13］、绝缘板［14］、多芯屏蔽电缆［15］、插座［16］传输电缆［17］组成。罩盒［10］为长方形壳体，用轻金属或工程塑料整体铸造或压注，罩盒两侧面内壁左端各加工一道竖槽，供电路板［11］插装。在传感器的内腔中部装有圆柱形的压电加速度计［13］，压电加速度计［13］的底部垫有绝缘板［14］，用螺钉使件［13］、［14］与底板［18］连成一体。底板［18］为异形板，与罩盒［10］连接的一面为平面，与钢索［20］接触的一面为弧面，尼龙弹性扣带［19］与底板［18］相连，通过扣带［19］使传感器固接在钢索［20］上。在罩盒［10］右端面装有插座［16］、压电加速度计［13］接收的信号，通过放大，经电缆［12］、［15］、插座［16］、传输电缆［17］输入到主机。

图4为本实用新型的电路方框图，电路系统主要由二级放大器［21A］、［21B］、程控放大器［22］、模拟滤波器［23］、A／D转换器［24］，自动调零电路［25］、微机系统［26］和失电保护电路［27］所组成。放大器［21A］安装在电路板［11］上，其作用是压电加速度计［13］将钢索的机械振动信号放大转换成电压信号输出，以避免弱电荷远距传送损耗，提高系统的信噪比，同时为减少静电感应的干扰，在压电加速度计［13］与底板［18］之间加垫一块绝缘板［14］。从传感器输出的电压信号经传输电缆［17］输入到主机，经放器［21B］再次放大。此放大的信号仍较小，因此再通过程控放大器［22］又一次放大。为防止零点飘移和保证系统内部的自动调零，因此设置程控放大器［22］和自动调零电路［25］，通过放大器［22］放大到所需能级信号，经模拟滤波器［23］将高频信号滤去，进一步提高信噪比，又经A／D转换器［24］将电量转换成数字量，然后再送入微机系统［26］。微机系统［26］对输入的数字信号进行采集，频谱分析处理，根据输入的比例系数K自动计算出钢索拉力，并将计算结果内存。根据检测人员要求，通过显示器屏幕显示或将数据通过打印机输出。为保证检测结果在失电时不被丢失，在微机系统中还设置失掉电保护电路［27］，使检测结果的数据能长期保存。

本实用新型在系统内设计了一套与检测过程相适应的软件程序。它包括参数输入程序、自动检测程序、频谱分析程序，显示程序、打印程序、自我诊断程序等主要部分组成。它采用模块技术编程，通过键盘控制程序执行，全部软件程序固化在EPROM存贮器中。

本装置的工作过程如下：检测人员根据事先计算好或标定好的比例系数K，（K＝4Wι²）或其修正值，通过参数输入程序输入计算机，将传感器固接在钢索［20］上，启动测量程序，则钢索［20］的振动信号经二级放大器［21A］转换成电信号，又经二级放大器［21B］放大，再经程控放大器［22］放大。通过模拟滤波器［23］滤去高频信号。A／D转换器［24］将电信号转换数字信号，输至计算机系统［2，6］进行频率分析，数据采集处理计算等过程，完成对检测结果的计算，并将计算结果存入存贮器中。视检测人员的要求可在显示器上显示或将其结果打印输出，从而完成一个检测过程。为了防止零点的飘移，有效地利用A／D转换器［24］的量程，在系统中设置自动调零电路［25］，同时为防止检测数据的丢失，在微机系统中还设置了失电保护电路［27］。通过上述程序和系统的有关附加电路的功能作用，能保证检测精度和工作过程的可靠运行。

本实用新型经现场试验，操作简便，检测精度比常规方法高2～3倍，工效提高3倍以上。该机工作稳定可靠，功能较全，自动化程度高，适用于不同口径受力钢索的检测。

Claims

1、一种钢索拉力检侧仪，用于工程中静态受力钢索拉力的检测，它由传感器和主机两部分构成，其特征是，传感器主要由电荷放大器电路(11)、压电加速度计(13)所组成，主机由二级放大器(21A)、(21B)、程控放大器(22)、模拟滤波器(23)、A/D转换器(24)自动调零电路(25)、微机系统(26)和失电保护电路(27)组成，二级放大器(21A)通过电缆(15)、插座(16)、电缆(17)、传感器接口(6)与电路板(5)连接。