[发明专利]一种建筑应力分布反映参数测试方法

摘要

本发明公开了一种建筑应力分布反映参数测试方法，其采用的测试系统包括微控制器模块和计算机，以及激励源和均匀布设在建筑物待测量区域内的多个电极；微控制器模块的输入端接有数据采集卡，数据采集卡的输入端接有放大器，激励源的输出端接有双极性激励转换电路，微控制器模块的输出端还接有激励选通开关和测试选通开关，激励选通开关与双极性激励转换电路的输出端连接，激励选通开关和测试选通开关均与多个电极连接，测试选通开关的输出端与放大器的输入端连接；其方法包括步骤：一、电压数据采集；二、有限元建模分析；三、确定能够反映建筑应力分布的电导率。本发明能够实时、移动式地检测建筑物的应力分布，检测效率高，检测精度高。

主权项

1.一种建筑应力分布反映参数测试方法，其采用的测试系统包括微控制器模块(1)和与微控制器模块(1)相接的计算机(9)，以及激励源(2)和均匀布设在建筑物待测量区域内的多个电极(3)；所述微控制器模块(1)的输入端接有数据采集卡(4)，所述数据采集卡(4)的输入端接有放大器(5)，所述激励源(2)的输出端接有双极性激励转换电路(6)，所述双极性激励转换电路(6)与微控制器模块(1)的输出端连接，所述微控制器模块(1)的输出端还接有激励选通开关(7)和测试选通开关(8)，所述激励选通开关(7)与双极性激励转换电路(6)的输出端连接，所述激励选通开关(7)和测试选通开关(8)均与多个电极(3)连接，所述测试选通开关(8)的输出端与放大器(5)的输入端连接；其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、电压数据采集：首先，所述微控制器模块(1)输出控制信号给双极性激励转换电路(6)和激励选通开关(7)，将16个电极(3)与激励源(2)两两选通，通过激励源(2)给16个电极(3)中的其中两个施加激励电流；然后，所述微控制器模块(1)输出控制信号给测试选通开关(8)，将16个电极(3)与放大器(5)两两选通，16个电极(3)中的其中两个电极(3)上产生的电压通过放大器(5)放大后，再通过数据采集卡(4)采集传输给微控制器模块(1)，微控制器模块(1)再将其接收到的数据传输给计算机(9)；其中，具体的电极(3)选通与电极(3)电压采集方式为：A、首先，选择第一种电流模式给第1、2电极施加激励电流，依次采集第3、4电极，4、5电极，5、6电极，6、7电极,7、8电极，8、9电极，9、10电极，10、11电极，11、12电极，12、13电极，13、14电极，14、15电极，15、16电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第1、2电极上的电流；B、首先，选择第一种电流模式给第2、3电极施加激励电流，依次采集第4、5电极，5、6电极，6、7电极,7、8电极，8、9电极，9、10电极，10、11电极，11、12电极，12、13电极，13、14电极，14、15电极，15、16电极，16、1电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第2、3电极上的电流；C、首先，选择第一种电流模式给第3、4电极施加激励电流，依次采集第5、6电极，6、7电极,7、8电极，8、9电极，9、10电极，10、11电极，11、12电极，12、13电极，13、14电极，14、15电极，15、16电极，16、1电极，1、2电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第3、4电极上的电流；D、首先，选择第一种电流模式给第4、5电极施加激励电流，依次采集第6、7电极,7、8电极，8、9电极，9、10电极，10、11电极，11、12电极，12、13电极，13、14电极，14、15电极，15、16电极，16、1电极，1、2电极，2、3电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第4、5电极上的电流；E、首先，选择第一种电流模式给第5、6电极施加激励电流，依次采集第7、8电极，8、9电极，9、10电极，10、11电极，11、12电极，12、13电极，13、14电极，14、15电极，15、16电极，16、1电极，1、2电极，2、3电极，3、4电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第5、6电极上的电流；F、首先，选择第一种电流模式给第6、7电极施加激励电流，依次采集第8、9电极，9、10电极，10、11电极，11、12电极，12、13电极，13、14电极，14、15电极，15、16电极，16、1电极，1、2电极，2、3电极，3、4电极，4、5电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第6、7电极上的电流；G、首先，选择第一种电流模式给第7、8电极施加激励电流，依次采集第9、10电极，10、11电极，11、12电极，12、13电极，13、14电极，14、15电极，15、16电极，16、1电极，1、2电极，2、3电极，3、4电极，4、5电极，5、6电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第7、8电极上的电流；H、首先，选择第一种电流模式给第8、9电极施加激励电流，依次采集第10、11电极，11、12电极，12、13电极，13、14电极，14、15电极，15、16电极，16、1电极，1、2电极，2、3电极，3、4电极，4、5电极，5、6电极，6、7电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第8、9电极上的电流；I、首先，选择第一种电流模式给第9、10电极施加激励电流，依次采集第11、12电极，12、13电极，13、14电极，14、15电极，15、16电极，16、1电极，1、2电极，2、3电极，3、4电极，4、5电极，5、6电极，6、7电极，7、8电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第9、10电极上的电流；J、首先，选择第一种电流模式给第10、11电极施加激励电流，依次采集第12、13电极，13、14电极，14、15电极，15、16电极，16、1电极，1、2电极，2、3电极，3、4电极，4、5电极，5、6电极，6、7电极，7、8电极、8、9电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第10、11电极上的电流；K、首先，选择第一种电流模式给第11、12电极施加激励电流，依次采集第13、14电极，14、15电极，15、16电极，16、1电极，1、2电极，2、3电极，3、4电极，4、5电极，5、6电极，6、7电极，7、8电极、8、9电极、9、10电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第11、12电极上的电流；L、首先，选择第一种电流模式给第12、13电极施加激励电流，依次采集第14、15电极，15、16电极，16、1电极，1、2电极，2、3电极，3、4电极，4、5电极，5、6电极，6、7电极，7、8电极、8、9电极、9、10电极，10、11电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第12、13电极上的电流；M、首先，选择第一种电流模式给第13、14电极施加激励电流，依次采集第15、16电极，16、1电极，1、2电极，2、3电极，3、4电极，4、5电极，5、6电极，6、7电极，7、8电极、8、9电极、9、10电极，10、11电极，11、12电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第13、14电极上的电流；N、首先，选择第一种电流模式给第14、15电极施加激励电流，依次采集第16、1电极，1、2电极，2、3电极，3、4电极，4、5电极，5、6电极，6、7电极，7、8电极、8、9电极、9、10电极，10、11电极，11、12电极、12、13电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第14、15电极上的电流；O、首先，选择第一种电流模式给第15、16电极施加激励电流，依次采集第1、2电极，2、3电极，3、4电极，4、5电极，5、6电极，6、7电极，7、8电极、8、9电极、9、10电极，10、11电极，11、12电极、12、13电极，13、14电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第15、16电极上的电流；P、首先，选择第一种电流模式给第16、1电极施加激励电流，依次采集第2、3电极，3、4电极，4、5电极，5、6电极，6、7电极，7、8电极、8、9电极、9、10电极，10、11电极，11、12电极、12、13电极，13、14电极，14、15电极上的电压；然后，切换第二种电流模式2秒钟，消除第一种电流模式施加激励电流时残留在第16、1电极上的电流；步骤二、有限元建模分析：所述计算机(9)采用有限元软件建立导电混凝土墙体模型，并求解U＝S·G，其中S为灵敏度矩阵且A_r为第r个有限元分割单元的面积，r的取值为1～n，n为有限元分割单元的总数量且n的取值为正整数，表示求梯度，φ_i、φ_j为电导率均匀分布时在第i、j电极上施加激励电流时场内的电势分布，i、j的取值均为1～16且i≠j，φ_i＝φ_j＝g(x,y)×(x,y)，(x,y)为有限元分割单元上的点的坐标，g(x,y)为有限元分割单元上坐标为(x,y)的点处的电导率；G为导电混凝土墙体的电导率，U为计算获得的理论电压；步骤三、确定能够反映建筑应力分布的电导率：所述计算机(9)将步骤一中测量得到的电压U′与步骤二中计算得到的电压U进行比较，并根据公式K＝|U‑U′|²计算差值绝对值的平方K的值，且将K值最小的计算电压U对应的电导率G确定为能够反映建筑应力分布的电导率。