CN214095895U - 一种建筑结构物形变检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种建筑结构物形变检测装置，包括盒体和多个传感器，多个所述传感器分布于待检测建筑结构物特征敏感点位置的横向和纵向上，所述盒体内设置有控制器和显示数码管，多个所述传感器通过运算放大电路与控制器的A/D引脚连接，所述盒体的一侧为操作面板，所述操作面板上设有显示屏、开关按钮和指示灯，所述显示数码管与控制器电性连接并设于显示屏的内侧，所述待检测建筑结构物的横向变形量和纵向变形量显示于显示屏上。本实用新型可对桥梁、房屋、隧道等建筑结构物形变量进行测量，可用于实验室内或野外，工作人员可非常方便地对桥梁、房屋、隧道等建筑结构物形变量进行精确测量，具有测量精度高读数方便，结果不需要二次计算。

Description

一种建筑结构物形变检测装置

技术领域

本实用新型涉及建筑结构物形变检测领域，具体涉及一种建筑结构物形变检测装置。

背景技术

由于建筑结构物变形是动态积累产生的，并且在变形发生的时间和变形量上具有不确定性，所以传统的监测仪器和方法不容易发现，当前建筑行业对桥梁、房屋、隧道等建筑结构物变形的测定是通过专业的检测仪器来完成的，其缺点和不足是：监测精度受购买仪器技术参数限制，人工现场监测往往滞后变形，实时监测对变形感知度又低，最主要的问题是在地下工程或卫星信号偏弱的地方不能进行实时监测。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种建筑结构物形变检测装置，可实时高精度的获取桥梁、房屋、隧道等建筑结构物的变形量，变形值通过数码管实时动态显示出来。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种建筑结构物形变检测装置，包括盒体和多个传感器，多个所述传感器分布于待检测建筑结构物特征敏感点位置的横向和纵向上，所述盒体内设置有控制器和显示数码管，多个所述传感器通过运算放大电路与控制器的A/D引脚连接，所述盒体的一侧为操作面板，所述操作面板上设有显示屏、开关按钮和指示灯，所述显示数码管与控制器电性连接并设于显示屏的内侧，所述待检测建筑结构物的横向变形量和纵向变形量显示于显示屏上。

其中，所述盒体的侧方设有多个接线端子，多个所述传感器与多个接线端子一一对应连接，所述接线端子通过运算放大电路与控制器的A/D引脚对应连接。

其中，所述盒体内设有为运算放大电路和控制器供电的电源。

优选的，所述电源的供电电压为5V。

优选的，所述传感器选用BX120-50AA电阻应变片。所述控制器选用32位机STM32F103ZET6芯片。

其中，所述传感器通过粘结剂与待检测建筑结构物粘贴，所述粘结剂具有电绝缘性。

其中，所述盒体内设有变形预警及超限蜂鸣报警器。

其中，所述指示灯包括复位指示灯、清零指示灯、校准指示灯和显示保持指示灯。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：本实用新型可对桥梁、房屋、隧道等建筑结构物形变量进行测量，可用于实验室内或野外，工作人员可非常方便地对桥梁、房屋、隧道等建筑结构物形变量进行精确测量，具有测量精度高读数方便，结果不需要二次计算，本实用新型集通讯、网络传感、变形分析计算于一体，可用于建筑结构物变形状态检测评估，是一种经济高效的结构健康检测系统。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中盒体内侧的结构示意图；

图3为本实用新型的电路框图；

图4为本实用新型的工作流程图。

附图标记说明：

1、盒体；2、传感器；4、控制器；5、显示数码管；6、操作面板；61、显示屏；62、开关按钮；63、指示灯；7、接线端子；8、电源；9、蜂鸣报警器。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1、图2所示，本实用新型的实施例提供一种建筑结构物形变检测装置，包括盒体1和多个传感器2，多个所述传感器2分布于待检测建筑结构物特征检测点的横向和纵向上，所述盒体1内设置有控制器4和显示数码管5，多个所述传感器2通过运算放大电路与控制器4的A/D引脚连接，所述盒体1的一侧为操作面板6，所述操作面板6上设有显示屏61、开关按钮62和指示灯63，所述指示灯63包括复位指示灯、清零指示灯、校准指示灯和显示保持指示灯。

所述显示数码管5与控制器4电性连接并设于显示屏61的内侧，所述待检测建筑结构物的横向变形量和纵向变形量显示于显示屏61上。

所述盒体1内还设有蜂鸣报警器9，蜂鸣报警器9的发生口设有操作面板6上。

所述盒体1的侧方设有多个接线端子7，多个所述传感器2与多个接线端子7一一对应连接，所述接线端子7通过运算放大电路与控制器4的A/D引脚对应连接。

所述盒体1内设有为运算放大电路和控制器4供电的电源8。所述电源8的供电电压为5V。

所述传感器2选用BX120-50AA电阻应变片。

所述控制器4选用32位机STM32F103ZET6芯片。

所述传感器2通过粘结剂与待检测建筑结构物粘贴，所述粘结剂电绝缘性好、化学性质稳定。

下面详细描述本实用新型的技术方案。

1、变形测量装置的传感器选择

测量装置的传感器使用BX120-50AA电阻应变片，可用于测量桥梁、房屋、隧道等建筑结构物变形等。传感器的敏感件为悬臂梁结构或盾构地铁隧道的一个断面上的特征点（隧道顶部、底部点、两腰一对收敛点及裂缝两侧点），可以使其在相应的线性加速度±1g量程范围内，非线性误差小于0.5%。安装方式为胶粘，使用极为方便。BX120-50AA应变片是模拟传感器，它可直接连接stm32f103系列单片机的模拟I/O口使用。BX120-50AA应变片传感器的参数如下。

（1）灵敏系数：2.0 ±1%

（2）工作温度：-10～+60℃

（3）工作电压（ VDC）：+3～+10V

（4）电阻值：120±1欧

（5）基地材料：康铜。

2、形变测量装置的控制器和显示装置选择与设计

形变测量装置的控制器选择市场上常见的32位机STM32F103ZET6，显示部分选用数码管显示横纵向的结构物形变值。传感器信号经运算放大电路放大后与STM32F103ZET6的A/D引脚连接。显示数码管可有效地克服非选通时的串扰，使显示的静态特性与扫描无关，极大提高了显示的稳定性。测量装置设计中使用了STM32F103 芯片都带有 FSMC 接口，极大提高了测量值的存取速度，使测量值的实时性和记忆性加强。

3、形变测量装置硬件电路设计及其功能描述

形变测量装置电路框图如图3所示，电路的传感器由14组电阻应变片构成，电阻应变片要求分别在结构物的横向和纵向方向上布置。通常情况下，电阻应变片布置的越多，获得的变形值越接近真实值。多路信号放大电路是将电阻应变片的电阻变化量转换为放大的电压信号，由于有14组电阻应变片，因此多路信号放大电路输出14组模拟信号。这些信号直接送给单片机，本实用新型选用的单片机内部自带16组A/D转换模块，因此单片机可以直接处理这些信号，而无需另外的A/D转换模块。本实用新型的形变测量装置供电单元为5V供电，通常使用手机的电源适配器即可，测量的形变量的值是以mm为单位，并以横向变形值和纵向变形值来显示待检测建筑结构物的变形。

4、形变测量实现

用电阻应变片测量应变时，要将应变片粘贴到待检测建筑结构物检测点上，当结构物发生变形，电阻应变片就会跟随一起变形，这时电阻应变片中的电阻丝就会因其机械变形而导致电阻丝的电阻发生变化，电阻的变化也就反映了结构的变形情况，这就是用电阻应变片测量应变的基本原理。应变片电阻变化是由金属的机械变形引起,

本实用新型的实现思路就是在结构物横向和纵向布置众多的电阻应变片，当结构物检测点发生微变形时必然会使电阻应变片变形，而且结构物检测点变形量正比于应变片变形量，应变片变形的结果会直接导致电阻的阻值变化。当结构物检测点横向拉伸（压缩）变化时，横向布置的应变片电阻会增大（减小），根据电阻的增大（减小）量，通过一定的算法计算出结构的横向变形量。当结构物检测点的纵向拉伸（压缩）变化时，纵向布置的应变片电阻会增大（减小），根据电阻的增大（减小）量，通过一定的算法计算出结构的纵向变形量。

5、形变测量装置传感器安装

电阻应变片在结构物上布置时：首先要保证应变片与被检测点共同产生变形，其次，要保证电阻应变片本身的电阻值的稳定，才能得到准确的应变测量结果，这是应变片粘贴的基本原则。因此应变片本身的质量和粘贴质量的好坏对测量结果影响很大，应变片必须牢固地粘贴在试件的被检测点上，因此对粘贴的技术要求十分严格。为保证粘贴质量和测量正确，要求如下：

（1）认真检查、分选电阻应变片，保证应变片的质量；同时要在结构物测量点处横向和纵向布置；

（2）测点基底平整、清洁、干燥，使应变片能够牢固地粘贴到试件上，不脱落，不翘曲，不含气泡；

（3）粘结剂的电绝缘性好、化学性质稳定，工艺性能良好，并且蠕变小，粘贴强度高，温度、湿度影响小，确保粘贴质量，并使应变片与试件绝缘，且不发生蠕变，保证电阻应变片电阻值的稳定；

（4）粘贴的方向和位置必须准确无误，因为试件上不同位置、不同方向的变形不同。

6、形变测量装置软件设计

本实用新型提供的检测装置的程序设计流程图如图4所示。

7、本实用新型提供的检测装置的外形图如图1所示。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种建筑结构物形变检测装置，其特征在于，包括盒体和多个传感器，多个所述传感器分布于待检测建筑结构物特征敏感点位置的横向和纵向上，所述盒体内设置有控制器和显示数码管，多个所述传感器通过运算放大电路与控制器的A/D引脚连接，所述盒体的一侧为操作面板，所述操作面板上设有显示屏、开关按钮和指示灯，所述显示数码管与控制器电性连接并设于显示屏的内侧，所述待检测建筑结构物的横向变形量和纵向变形量显示于显示屏上。

2.根据权利要求1所述的建筑结构物形变检测装置，其特征在于，所述盒体的侧方设有多个接线端子，多个所述传感器与多个接线端子一一对应连接，所述接线端子通过运算放大电路与控制器的A/D引脚对应连接。

3.根据权利要求1所述的建筑结构物形变检测装置，其特征在于，所述盒体内设有为运算放大电路和控制器供电的电源。

4.根据权利要求3所述的建筑结构物形变检测装置，其特征在于，所述电源的供电电压为5V。

5.根据权利要求1所述的建筑结构物形变检测装置，其特征在于，所述传感器选用BX120-50AA电阻应变片。

6.根据权利要求1或2所述的建筑结构物形变检测装置，其特征在于，所述控制器选用32位机STM32F103ZET6芯片。

7.根据权利要求3所述的建筑结构物形变检测装置，其特征在于，所述传感器通过粘结剂与待检测建筑结构物粘贴，所述粘结剂具有电绝缘性。

8.根据权利要求1所述的建筑结构物形变检测装置，其特征在于，所述盒体内设有变形预警及超限蜂鸣报警器。

9.根据权利要求1所述的建筑结构物形变检测装置，其特征在于，所述指示灯包括复位指示灯、清零指示灯、校准指示灯和显示保持指示灯。

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