[发明专利]膜材预张力无损检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及建筑膜材应用领域，适用于膜材预张力的检测和日常维护。 

背景技术

对安装完毕后的膜结构进行膜材预张力值的测定属于无损检测的范畴，国内和国外都有相关领域的机构和人员对此进行了研究，其测量原理大致可分为为拉伸法、应变测试法、位移测量法、振动频率法和波速测试法、激光测量法和摄影测量法七类。 

国外许多发达国家要早于国内，但其研究多数只停留在理论阶段，只有极少公司提出了膜材预张力值测定的方法并开发出相应的测量装置和仪器。如日本鹿岛公司和法国法拉利公司相继开发了膜张力计。日本鹿岛公司采用的是位移法，其测量精度较高，可测膜材的经纬预张力，但是因其自重很大，不便携带，且针对不同种类的膜材需预先标定膜材与位移的关系曲线，工作量大，操作繁杂，使其一直停留在实验室阶段，无法在施工现场进行定量检测。法国法拉利公司的膜张力计采用的是振动测试法，仪器体积较小，操作简单，主要是通过膜材的振动频率来推算膜张力，无需破坏膜材就可以相对容易地进行测量，但因其难以设定边界条件，且难以做到分别测量经纬双向的膜张力，不具有很强的现实推广意义。 

国内较早研究膜材张力测量方法的是同济大学的张其林教授，其运用测量方法基本原理与日本鹿岛公司基本一致，但优势在于无需标定膜材与位移的关系曲线，可直接进行测量。张教授研发的成果在实验室得到的结果较好，但在施工现场测量误差较大，原因也在于其仪器自重较大，不便携带，难以达到施工现场定量检测膜材预张力这一目标，使其在建筑业一直没有得到广泛应用。 

发明内容

为了克服现有膜材预张力现有设备普遍存在仪器操作复杂、测量精度较低的缺点,特别引起注意的是有的测量设备不能适用于所有膜材的测量，受到已经标定的膜材种类的限制，应用于不同种类的膜材时必须另行标定的问题， 

本发明由以下技术方案实现：一种膜材预张力无损检测系统，由有箱体以及与箱体连接的抽真空装置组成。箱体内设测量装置和控制装置两个部分，测量装置包括接触式位移传感器、压力传感器，控制装置由单片处理器、显示器、电源组成，显示器设在箱体一侧；抽真空装置由曲柄滑块，电动机组成。控制装置处理测量装置中经测量的输出的位移、气压两路模拟信号。两路模拟信号需要经过信号调理电路，其中膜材表面位移模拟量由接触式位移传感器测得，气压模拟量由压力传感器测得并输入到单片机中，处理的结果即膜材表面预张力由液晶显示器显示。测量箱体长宽高的比值为6:2:3。

上述显示器包括显示屏，开关键，复位键，参数测量键，操作按键，控制数据的读取，具有人机交互界面友好的特点。开关键主要用来切断电源；复位键的作用在于是系统复位，重新开始工作；参数测量键，第一次按下此键，测量此时的内部压力值，以及此是膜材的位移量，同时在显示器上显示出来。 

控制装置处理测量装置中经测量的输出的位移、气压两路模拟信号。两路模拟信号需要经过信号调理电路，其中膜材表面位移模拟量w由接触式位移传感器测得，气压模拟量q由压力传感器测得并输入到单片机中，处理的结果即膜材表面与张力H 由液晶显示器显示。 

具体的测量方法： 

1）把箱体放置于膜材表面的待测区域上，使膜材的待测点与箱体的中心点重合。

2）通过仪器上的小型抽真空装置从封闭的空间中抽气，箱体内产生的负气压状态，使区域的膜材产生平面外变形。 

3）通过接触式位移传感器测量到测量区域中心点相应的平面外位移。 

4）箱体内的单片处理机将采集气压和位移的值，计算出膜材测量区域的预张力值并在显示器上显示。 

本系统具有以下特点： 

1）消除膜材厚度的影响，无需标定膜材位移与预张力关系曲线。

2）使用接触式位移传感器，提高测量精度。 

3）仪器轻巧，携带方便，可用于施工现场定量测量。 

4）自主研发抽真空装置，独创性好。 

5）控制装置与测量装置一体化，减少了连接线之间以及零件的外露，提升了仪器制作的技术含量，同时也使其外表更加精准。 

本发明提供一种膜材预张力无损检测系统，该监测系统能方便快捷的在施工现场进行膜材预张力的测量，精度高并且适用于各种膜材的测量。 

本膜材无损检测系统的有益效果是，在膜结构施工现场对膜材预张力进行测量时，运用该膜材预张力无损检测系统能够直接从显示器上直接读取膜材的预张力值，减少了大量的计算过程，操作方便，测量结果精度高。 

附图说明