[实用新型]基于膜片式应变传感器的索力测量装置

说明书

技术领域

本实用新型基于膜片式应变传感器的索力测量装置属于桥梁工程测量技术领域。

背景技术

拉索是斜拉桥、悬索桥的重要承重构件，在桥梁的设计施工中，需要调整拉索的索力，使桥梁处于最佳受力状态；同时在桥梁投入使用后，在后期对桥梁的维护过程中，也需要及时调整索力，使之符合设计要求，所以对桥梁拉索的索力进行精确测量，对桥梁施工以及后期运营维护起着非常重要的作用。

在现有对桥梁索力的测量方法中，压力表法与压力传感器标定法仅适用于桥梁施工阶段对拉索索力的测量，其中压力表法需对压力表盘进行人工读数，测量误差大；传感器标定法需将传感器预埋如锚定区，且承重范围大的压力传感器价格昂贵。频率法以获取拉索振动频率为手段，利用频率与索力力学方程可间接求取拉索的索力。频率法目前多采用加速度传感器拾取拉索的振动频率，但存在着传感器成本高，数据采集设备复杂，以及受桥面振动对拉索的振动附加效应影响，导致测量精度降低。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了基于膜片式应变传感器的索力测量装置，该装置可用于施工及运营阶段的索力测量，测量精度高，设备成本低。

本实用新型的目的是这样实现的：

基于膜片式应变传感器的索力测量装置，包括振动传导机构和应变传感器；

所述的振动传导机构包括基座、滑动杆、两个Y型支架、两个套在滑动杆滑动的滑块、活塞缸，以及置于活塞缸内、与Y型支架连接的活塞，Y型支架的分叉端安装在滑块外部两侧，其中一个Y型支架的底端与拉索圆周底部固定连接，另一个Y型支架的底部连接活塞，滑动杆一端与基座通过轴连接，另一端能够绕轴上下转动；

所述的应变传感器包括通过法兰与活塞缸连接的壳体、在水平面内沿圆周固定在壳体内的圆膜片、安装在圆膜片上对称分布的四个应变片、分别安装在膜片上下两侧的密封环、安装在壳体底部的调节阀；

还包括，与应变传感器连接的转换测量电路。

上述的基于膜片式应变传感器的索力测量装置，滑块能够绕与Y型支架的连接点旋转，Y型支架竖直安装。

上述的基于膜片式应变传感器的索力测量装置，所述的转换测量电路包括四个应变片连接的转换电路、与转换电路连接的放大电路、与放大电路连接的滤波整形电路以及单片机。

上述的基于膜片式应变传感器的索力测量装置，所述的转换电路是由应变片的两个引脚分别连接至转换电路的其中一个桥臂，与R1、R2、R3构成电桥；

所述的放大电路是由电桥输出连接至放大器的正向输入端和反向输入端，电阻R5分别连接至放大器的反向输入端和输出端构成反向放大，正向输入端经电阻R4接地，输出端连接至滤波整形电路；

所述的滤波整形电路由转换电路的输出通过电阻R6连接至放大器的反向输入端，放大器的反向输入端通过电容C1接地，放大器的正向输入端通过电阻R7接地，通过串联的电阻R8、R9连接至输出端构成滞回比较器，输出端通过电阻R9连接单片机。

有益效果：本实用新型基于膜片式应变传感器的索力测量装置，该装置利用振动传导机构增大拉索的振动幅度，并利用活塞改变应变传感器内两个气腔的压差，进一步使圆膜片发生形变，使膜片上安装的应变片发生形变，求取圆膜片表面应力，由测量转换单元将信号送入单片机进行信号处理，得到拉索的振动频率。传感单元设计简单，价格低廉，且测量精度高，测量设备简单方便，适用于施工及运营阶段的索力测量。

附图说明

图1是本实用新型基于膜片式应变传感器的索力测量装置的结构示意图。

图2是本实用新型应变传感器的结构示意图。

图3是本实用新型圆膜片的俯视图。

图4是本实用新型Y型支架的正向视图。

图5是本实用新型放大电路的电路图。

图6是本实用新型滤波整形电路的电路图。

图中：1振动传导机构、11基座、12滑动杆、13Y型支架、14滑块、15活塞缸、16活塞、2应变传感器、21壳体、22应变片、23圆膜片、24密封环、25调节阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细描述。

具体实施例一

本实施例的基于膜片式应变传感器的索力测量装置，结构示意图如图1、图2、图3、图4所示，包括振动传导机构1和应变传感器2；