[发明专利]钢梁弯曲点测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及弯曲点测量，具体为钢梁弯曲点测量装置及测量方法。

背景技术

钢梁一般用于厂房中的吊车梁和工作平台梁、多层建筑中的楼面梁、屋顶结构中的檩条等，在各种应力的作用下，钢梁会产生弯曲。一旦弯曲的程度达到钢梁抗弯的极限状态，钢梁容易发生损坏。一旦出现意外事故，会造成很大的损失。因此，需要设计一种能够检测钢梁弯曲点的装置及测量方法，方便测量钢梁弯曲点，便于及时维护钢梁，防止其弯曲度达到极限状态发生断裂等意外事故。

目前，国内外对于钢梁弯曲点的在线检测与实时监控的理论研究和实际应用都处在发展完善中，综合分析国内外研究应用的成果，现有技术存在以下问题： 1.只能检测弯曲度，无法测量出具体弯曲点，不便于及时修复弯曲点；2.数据可靠性不高；3.数据精度低；4.实时性不强。

发明内容

本发明解决现有弯曲检测技术无法测量具体弯曲点，以及测量数据精度低、可靠性不高，实时性不强的问题，提供一种钢梁弯曲点测量装置及测量方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：钢梁弯曲点测量装置，包括电脑主机、电源、继电器组、曲度传感器组、电流传感器组、信号采集部、主控CPU、Zigbee无线数据传输单元；所述信号采集部由高精度的模数转换芯片构成；所述继电器组中的各个继电器分别与单个曲度传感器串联构成测量支路，各个测量支路的导线分别穿过电流传感器的感应线圈；所述信号采集部的各个引脚按照二分法与各个曲度传感器的感应区引脚连接，即信号采集部引脚分别与曲度传感器感应区的两端点、中点、1/4点、1/8点、1/16点……连接；所述继电器组、信号采集部和电流传感器组分别与主控CPU连接；主控CPU与Zigbee无线数据传输单元连接。其中，电源给各用电器供电，继电器组主要用于控制各路传感器电路的通断。各曲度传感器实质分别为可变电阻，当曲度传感器发生弯曲形变时，其阻值会随弯曲程度发生变化。电流传感器能检测出穿过其感应圈的电流大小，并变换成为需要的电信号输出。信号采集部的高精度模数转换芯片主要用于实现二分法对曲度传感器的电压数据进行采集以及对数据的数字化处理。主控CPU用于控制继电器组的通断、控制信号采集部用二分法实现对曲度传感器的数据采集、分析处理以及对电流传感器检测到的电流数据进行分析处理。Zigbee无线数据传输单元用于将主控CPU分析处理的数据结果采用无线传输方式传输给控制室的电脑主机，以便操作人员查找钢梁弯曲点，进行后续维修。

钢梁弯曲点测量方法,包括以下步骤：1）、将上述钢梁弯曲点测量装置的曲度传感器沿一字型排列并固定于钢梁易发生弯曲一侧的表面；2）、主控CPU控制继电器组全部通路，信号采集部关闭，电流传感器检测各曲度传感器通过电流大小；3）、通过比较电流传感器检测到各曲度传感器通过电流大小是否相同或实时监测单个电流传感器检测到电流的变化判断是哪一个曲度传感器所在的钢梁段发生弯曲形变；4）、主控CPU控制信号采集部采用二分法分别对发生形变的曲度传感器两端点、1/2点、1/4点、1/8点......的电压值进行数据采集；5）、主控CPU对采集的电压数据进行比较、分析，可判断发生形变的曲度传感器上具体哪一段发生了弯曲形变；6）、主控CPU将采集的数据及分析结果传输给Zigbee无线数据传输单元，Zigbee无线数据传输单元以自组网的形式，将数据通过无线传输给主控室的电脑主机。

本发明与现有弯曲测量技术相比具有以下优点：1）、可测量出具体发生弯曲形变的区间；2）、数据精度高、可靠性强；3）、可实时监测钢梁弯曲变化。

附图说明

图1为钢梁弯曲点测量装置结构示意图。

具体实施方式

钢梁弯曲点测量装置，包括电脑主机、电源、继电器组、曲度传感器组、电流传感器组、信号采集部、主控CPU、Zigbee无线数据传输单元；所述信号采集部由高精度的模数转换芯片构成；所述继电器组中的各个继电器分别与单个曲度传感器串联构成测量支路，各个测量支路的导线分别穿过电流传感器的感应线圈；所述信号采集部的各个引脚按照二分法与各个曲度传感器的感应区引脚连接，即信号采集部引脚分别与曲度传感器感应区的两端点、中点、1/4点、1/8点、1/16点……连接；所述继电器组、信号采集部和电流传感器组分别与主控CPU连接；主控CPU与Zigbee无线数据传输单元连接。具体实施时，主控CPU可选用STM32F103芯片，Zigbee选用CC2530主控芯片。

钢梁弯曲点测量方法,包括以下步骤：1）、将上述钢梁弯曲点测量装置的曲度传感器沿一字型排列并固定于钢梁易发生弯曲一侧的表面；2）、主控CPU控制继电器组全部通路，信号采集部关闭，电流传感器检测各曲度传感器通过电流大小；3）、通过比较电流传感器检测到各曲度传感器通过电流大小是否相同或实时监测单个电流传感器检测到电流的变化判断是哪一个曲度传感器所在的钢梁段发生弯曲形变；4）、主控CPU控制信号采集部采用二分法分别对发生形变的曲度传感器两端点、1/2点、1/4点、1/8点......的电压值进行数据采集；5）、主控CPU对采集的电压数据进行比较、分析，可判断发生形变的曲度传感器上具体哪一段发生了弯曲形变；6）、主控CPU将采集的数据及分析结果传输给Zigbee无线数据传输单元，Zigbee无线数据传输单元以自组网的形式，将数据通过无线传输给主控室的电脑主机。