CN103808248A - 大跨度钢结构桥梁电阻应变式安全检测装置 - Google Patents

大跨度钢结构桥梁电阻应变式安全检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大跨度钢结构桥梁电阻应变式安全检测装置，包括电阻应变片、高精度恒压电源、电流检测传感器、电流传感器变送器、A/D转换电路、嵌入式单片机***、计算机；所述电阻应变片由康铜绕制成栅状，固定于桥梁承载主钢材结构的表面，所述电阻应变片、电流检测传感器、高精度恒压电源构成回路，所述电流检测传感器检测回路中电流，所述电流传感器变送器将电流变换成标准信号经A/D转换电路进行A/D转换后输入到嵌入式单片机***，所述嵌入式单片机***与计算机通过通信电缆连接，将数据传送给计算机。本发明通过检测电阻应变片电流的变化，监测桥梁钢结构变形程度，以避免桥梁事故的发生。

Description

大跨度钢结构桥梁电阻应变式安全检测装置
技术领域
本发明涉及一种安全检测装置，尤其涉及一种大跨度钢结构桥梁电阻应变式安全检测装置，属于检测设备技术领域。 
背景技术
当今大跨度桥梁多为钢结构，当大跨度桥梁使用时间较久，因长期载重引起疲劳变形，或者因为通过桥梁的车辆严重超载所产生的变形，都有可能造成大跨度钢结构桥梁的垮塌事故，这方面的安全事故的事例在现实生活中有很多，为了保障大跨度钢结构桥梁的安全，设计一种检测大跨度钢结构桥梁使用过程产生变形情况的装置，避免桥梁事故具有重要意义。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种大跨度钢结构桥梁电阻应变式安全检测装置，对桥梁长期载重引起疲劳变形，或车辆严重超载所产生的变形进行检测，以避免桥梁事故的发生。 
Figure 201310327293X100002DEST_PATH_IMAGE002
本发明的目的通过以下技术方案予以实现： 
一种大跨度钢结构桥梁电阻应变式安全检测装置，包括电阻应变片1、高精度恒压电源2、电流检测传感器3、电流传感器变送器4、A/D转换电路5、嵌入式单片机***6、计算机7；所述电阻应变片1由
Figure DEST_PATH_IMAGE004
=0.02～0.05mm的康铜绕制成栅状，固定于桥梁承载主钢材结构的表面，所述电阻应变片1一端接高精度恒压电源2的一端，电阻应变片1另一端与电流检测传感器3串联后接高精度恒压电源2的另一端构成回路，所述电流检测传感器3检测回路中电流，所述电流传感器变送器4与电流检测传感器3相连，将电流检测传感器3检测的电流变换成0～10mA的标准信号经A/D转换电路5进行A/D转换后输入到嵌入式单片机***6，所述嵌入式单片机***6与计算机7通过屏蔽式通信电缆连接，将数据传送给计算机7。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过检测电阻应变片电流的变化，可知电阻应变片电阻值的变化范围，监测大跨度桥梁钢结构变形程度，以避免桥梁事故的发生。 
附图说明
图1是本发明的***结构图。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。     
如果桥梁主钢结构为分段制作，将应变式电阻片制成与桥梁主钢结构分段制作相同的长度，每个主钢结构分段表面都固定应变式电阻片；如果桥梁主钢结构为整体制作，应变式电阻片制成10米以上至桥梁主钢结构相同的长度，固定于桥梁承载主钢材结构的表面。将10VDC高精度恒压电源提供给电阻应变片。电阻应变片是基于应变效应的，当桥梁较久因载重引起疲劳或严重超载产生变形时，与桥梁主钢结构相同长度的应变片固定在桥梁承载逐钢结上，也同时发生变形，将引起电阻应变片电阻值的变化。当桥梁未承载或有承载而无变形时，应变片电阻值为
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。此处电阻应变片用
Figure 672222DEST_PATH_IMAGE004
=0.02～0.05mm的康铜绕制成栅状，是康铜的电阻率为0.48m，L为电阻丝的长度，制成栅状，总长度为桥梁主钢结构相同的长度，即如果桥梁主钢结构为分段制作，每个主钢结构分段表面都固定应变式电阻片的长度；如果桥梁主钢结构为整体制作，应变式电阻片制成10米以上至桥梁主钢结构相同的长度，固定于桥梁承载主钢材结构的表面，S为电阻丝的载面积。当桥梁载重产生变形，电阻丝将延长
Figure DEST_PATH_IMAGE012
L，横截面积相应减小
Figure 277778DEST_PATH_IMAGE012
S，电阻率因晶格组织发生变形而改变
Figure 119832DEST_PATH_IMAGE012
Figure 577358DEST_PATH_IMAGE008
，故电阻值发生变化，变化值为
Figure 391731DEST_PATH_IMAGE012
R:
Figure DEST_PATH_IMAGE014
λ：压阻系数与材料有关；
Figure DEST_PATH_IMAGE018
μ:材料的参数，μ取0.3～0.5
E：材料的弹性模量，材料特性
    可见，λ、μ、E是材料有关的特性，某种具体的材料即为常数即当应变片形状没有发生变化，应变片的电阻值不变；当应变片形状发生变化，将引起阻值的变化。
当大桥较久因载重引起疲劳或严重超载产生变形，主桥梁钢结构即发生变形时，固定于桥梁承载主钢材结构表面的电阻应变片也随钢结构有相同的变化，应变片的电阻值即发生变化。测量应变片电阻值的变化
Figure 795741DEST_PATH_IMAGE012
R，便可知道大桥钢结构变形的基本情况。如果桥梁主钢结构为分段制作，每个主钢结构分段表面都固定应变式电阻片，都提供
Figure DEST_PATH_IMAGE022
=+10VDC高精度恒压电源；如果桥梁主钢结构为整体制作，则给应变式电阻片提供=+10VDC高精度恒压电源，因电源电压恒定，根据欧姆定律，在电阻应变片上产生电流，因应变片的电阻随桥梁钢结构变化，电阻发生变化，则电流发生变化，通过检测电流的变化，则可知桥梁钢结构变形程度。将电流检测的数据记录，可以对电流数据进行实时监控，对电流数据发生突变，应重点分析；还可对长期采集的电流数据进行统计分析与技术分析，得出大跨度桥梁钢结构的承载状况与桥梁钢结构疲劳趋势。 
如果桥梁主钢结构为分段制作，每个主钢结构分段表面都固定应变式电阻片；如果桥梁主钢结构为整体制作，则与桥梁主钢结构相同的长度的电阻应变片都封闭制作，提供
Figure 56958DEST_PATH_IMAGE022
=+10VDC高精度恒压电源的电源接线截面积为2.5mm2～4 mm2，电阻应变片与导线的连接必须焊接牢固，保证导线电阻及街头电阻影响足够小。 
如图1所示，如果桥梁主钢结构为分段制作，每个主钢结构分段表面都固定应变式电阻片，都提供=+10VDC高精度恒压电源；如果桥梁主钢结构为整体制作，则给应变式电阻片提供
Figure 843834DEST_PATH_IMAGE022
=+10VDC高精度恒压电源。每个主钢结构分段表面都固定应变式电阻片都提供
Figure 598163DEST_PATH_IMAGE022
=+10VDC高精度恒压电源。此处，为简化说明，只以一个检测回路在图中表示，每个回路的结构相同。大跨度钢结构桥梁电阻应变式安全检测装置包括电阻应变片1、高精度恒压电源2、电流检测传感器3、电流传感器变送器4、A/D转换电路5、嵌入式单片机***6、计算机7；所述电阻应变片1由
Figure 898957DEST_PATH_IMAGE004
=0.02～0.05mm的康铜绕制成栅状，固定于桥梁承载主钢材结构的表面，所述电阻应变片1一端接高精度恒压电源2的一端，电阻应变片1另一端与电流检测传感器3串联后接高精度恒压电源2的另一端构成回路，所述电流检测传感器3检测回路中电流，所述电流传感器变送器4与电流检测传感器3相连，将电流检测传感器3检测的电流变换成0～10mA的标准信号经A/D转换电路5进行A/D转换后输入到嵌入式单片机***6，所述嵌入式单片机***6与计算机7通过通信电缆连接，将数据传送给计算机7。计算机7通过检测、计算电阻应变片电流的变化，监测桥梁钢结构变形程度，以避免桥梁事故的发生。 
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。 

Claims (1)

1.一种大跨度钢结构桥梁电阻应变式安全检测装置，其特征在于，包括电阻应变片（1）、高精度恒压电源（2）、电流检测传感器（3）、电流传感器变送器（4）、A/D转换电路（5）、嵌入式单片机***（6）、计算机（7）；所述电阻应变片（1）由                                               =0.02～0.05mm的康铜绕制成栅状，固定于桥梁承载主钢材结构的表面，所述电阻应变片（1）一端接高精度恒压电源（2）的一端，电阻应变片（1）另一端与电流检测传感器（3）串联后接高精度恒压电源（2）的另一端构成回路，所述电流检测传感器（3）检测回路中电流，所述电流传感器变送器（4）与电流检测传感器（3）相连，将电流检测传感器（3）检测的电流变换成0～10mA的标准信号经A/D转换电路（5）进行A/D转换后输入到嵌入式单片机***（6），所述嵌入式单片机***（6）与计算机（7）通过屏蔽式通信电缆连接，将数据传送给计算机（7）。
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