[发明专利]一种多功能风压计

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型风压计，尤其适用于在野外对大型建筑工程结构所处的风环境和受到的风荷载进行测试与试验，主要应用于土木结构风工程领域。

背景技术

风灾是自然灾害中发生最频繁的一种。上世纪80年代，德意志联邦共和国慕尼黑保险公司对西方发达国家损失1亿美元以上的自然灾害统计结果表明，风灾发生的频率高，次生灾害大，其中风灾的次数占自然灾害总次数的51.4％，经济损失占自然灾害总损失的40.5％。我国当前正处于土木工程建设的蓬勃发展阶段，大量新型复杂结构体系不断出现，具有代表性的是苏通大桥、润扬大桥等特大型桥梁结构，它们完全体现着现代化大桥长、高、轻、柔的结构特点，风致破坏是这些结构的主要破坏形式，工程抗风结构设计的合理与否是保障工程安全的关键，这使得结构风工程研究成为热点。在结构风工程研究当中，风特性问题是基础性问题，由于风特性受地貌和地理位置等因素影响大，使得风特性的现场观测成为掌握结构物所在地风特性的主要研究方法之一，尤其是针对结构物所在地的强风特性(包括风压、风速和风向等)所进行的现场观测，其价值更大。我国各级政府对气象灾害防御工作相当重视，江苏省南京市于2009年12月1日起施行的《南京市气象灾害防御管理办法》中明确指出，大型桥梁、大跨度和高层建筑物、户外大型广告牌等设施，在建设前应当进行风压评估，而且建成后须进行现场风压测试。

现有的风压计多是采用皮托管来测量风压与风速，皮托管测风压虽然有耐高温的特点，但是皮托管式风压计在潮湿气候环境下容易导致管内积水从而使得测量值偏小，长期置于粉尘浓度较高的环境中监测易引起皮托管堵塞。另一方面，传统风压计不适合安装于各类型工程结构物表面对结构物所处实际风环境进行长期有效监测。

为了适应不同野外环境和恶劣气象条件下的测试要求，选用钛合金悬臂梁式膜片结合光纤光栅传感器作为感知元件是有效途径之一。结构物表面的风压直接作用于风压传感器的悬臂梁式膜片上，使膜片产生与风压成正比的弯曲位移，即风压越大，膜片弯曲位移越大。通过粘贴于悬臂梁式膜片上的光纤光栅传感器检测这一变化即可得出风压的大小。钛合金材料的使用使得该风压计具有很强的防腐蚀性能与抗疲劳性能，光纤光栅传感器的使用使得该风压计具有高分辨率、高精确度、高稳定性、高耐久性，同时能够适应强电磁干扰和潮湿环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型多功能风压计，可以满足不同工程结构以及不同测试部位对风压的测量要求，能准确地测得工程结构物所在地的实际风特性；

本发明所要解决的另一个技术问题是所提供的风压计不仅能够测量不同结构以及结构不同部位的风压，还能够测量出风攻角，且具有安装/拆卸简单、携带方便等优点。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种多功能风压计，包括核心部分和外壳部分，其特征在于：所述核心部分包括固定支座，第一悬臂梁式膜片、第二悬臂梁式膜片、第三悬臂梁式膜片分别垂直固定于固定支座的下表面、上表面和右端侧面，第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器粘贴于第一悬臂梁式膜片的两侧对称位置；第三光纤光栅传感器和第四光纤光栅传感器粘贴于第二悬臂梁式膜片的两侧对称位置；第五光纤光栅传感器和第六光纤光栅传感器粘贴于第三悬臂梁式膜片的两侧对称位置。

固定支座左端与外壳部分的底板垂直焊接连接。通过测量臂梁式膜片的弯曲变形即可得出测点的风压和风攻角。通过在悬臂梁式膜片两侧对称粘贴光纤光栅传感器，可方便地测量出测点的风压并判断出风压的方向，同时能有效消除温度对光纤光栅传感器的影响。结合竖直向悬臂梁式膜片和水平向悬臂梁式膜片还能测量出风的攻角。采用光纤光栅传感器作为传感元件，可使风压计的测量精度高、稳定性好、耐久性好、抗电磁干扰、能够适应高温和潮湿环境。另外，本发明采用悬臂梁式膜片，结构简单，易于批量加工生产。

前述的多功能风压计，其特征在于：所述外壳部分包括带大面积平面高强度金属底座的便携式U型外壳，底板通过螺栓与U型外壳的两翼连接，护罩通过螺栓与底板连接，固定支座垂直固定连接在底板上。

前述的多功能风压计，其特征在于：所述护罩为不锈钢网状球面，可有效保护核心部分，同时能够方便的拆卸而对核心部分进行维护。

前述的多功能风压计，其特征在于：所述底板为圆盘形，圆盘形底面带漏水小孔，可方便的对核心部分的受风角度进行调节。

前述的多功能风压计，其特征在于：所述漏水小孔位于底板的圆盘形底边缘。

前述的多功能风压计，其特征在于：所述底板的材料为不锈钢。