預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力測量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及結(jié)構(gòu)監(jiān)測領(lǐng)域，具體設(shè)及一種預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力測量裝置及使用該 裝置進行預(yù)應(yīng)力測量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前預(yù)應(yīng)力鋼絞線的預(yù)應(yīng)力測量方法主要由磁通量法、聲傳感法、微壓痕技術(shù)W 及光纖傳感技術(shù)等。聲傳感利用超聲波信號在材料中發(fā)射、衍射過程中出現(xiàn)的傳播速度、幅 度、頻率等變化，但測量精度不高；微壓痕檢測通過在微細剛性材料陣列中壓入受測材料， 從而測量材料對微納入材料的壓入抵抗能力及反應(yīng)情況，確定材料的力學性質(zhì)，但在預(yù)應(yīng) 力鋼絞線受力狀態(tài)下確定應(yīng)力狀態(tài)的方法無確定結(jié)果，并且會對鋼絞線產(chǎn)生一定的損傷； 光纖傳感技術(shù)預(yù)先把布拉格光柵傳感器預(yù)埋進預(yù)應(yīng)力搶內(nèi)部的方法來實現(xiàn)檢測，但隨著時 間推移，傳感器老化加劇，嚴重影響測量準確性；磁通量法利用鋼材的電磁效應(yīng)來分析應(yīng)力 分布及損傷等與電磁特性變化的一般規(guī)律，但預(yù)應(yīng)力混凝±中預(yù)應(yīng)力鋼絞線受力，且無法 加載磁性線圈而無法使用；綜上，對于預(yù)應(yīng)力鋼絞線的預(yù)應(yīng)力測量，目前還沒有合適準確的 方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力測量裝置W及應(yīng)用該裝 置進行預(yù)應(yīng)力測量的方法。
[0004] 本發(fā)明的目的之一是通過該樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力測量裝 置，包括開關(guān)單元、充電模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，所述開關(guān)單元通過鋼絞線給充電模塊充電， 所述數(shù)據(jù)處理模塊采集鋼絞線的輸入信號和鋼絞線的輸出信號，所述數(shù)據(jù)處理模塊將鋼絞 線的輸入信號和鋼絞線的輸出信號轉(zhuǎn)化為充電模塊的充電時間信號，通過充電時間的變化 量得到鋼絞線電感的變化量，進而得到鋼絞線的預(yù)應(yīng)力變化量。
[0005] 本發(fā)明的目的之二是通過該樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力測量 方法，包括：
[0006] a.通過開關(guān)單元向鋼絞線的輸入端施加開關(guān)信號并給充電模塊充電；
[0007] b.采集鋼絞線輸入端和輸出端的信號；
[000引C.將鋼絞線的輸入信號和輸出信號轉(zhuǎn)化為充電模塊的充電時間信號；
[0009] d.通過充電時間的變化量得到鋼絞線電感的變化量，進而得到鋼絞線的預(yù)應(yīng)力變 化量。
[0010] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點：
[0011] a.實現(xiàn)無損測量，使用本方法，可W實現(xiàn)一種方便快捷的預(yù)應(yīng)力檢測，無條件限 審IJ，可W適合各種場合的預(yù)應(yīng)力檢測；
[001引b.設(shè)備集成化程度高，測量精度高，穩(wěn)定性好，能夠滿足長期監(jiān)測的需求；
[0013]C.不受外界環(huán)境影響，能夠反映出結(jié)構(gòu)的真實受力狀態(tài)。
【附圖說明】
[0014] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進 一步的詳細描述，其中：
[0015] 圖1為本發(fā)明的原理框圖；
[0016] 圖2為本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)電路圖。
【具體實施方式】
[0017] W下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；應(yīng)當理解，優(yōu)選實施例 僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。
[001引本發(fā)明提供一種預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力測量裝置，包括開關(guān)單元、充電模塊和數(shù)據(jù) 處理模塊，所述開關(guān)單元通過鋼絞線給充電模塊充電，所述數(shù)據(jù)處理模塊采集鋼絞線的輸 入信號和鋼絞線的輸出信號，所述數(shù)據(jù)處理模塊將鋼絞線的輸入信號和鋼絞線的輸出信號 轉(zhuǎn)化為充電模塊的充電時間信號，通過充電時間的變化量得到鋼絞線電感的變化量，進而 得到鋼絞線的預(yù)應(yīng)力變化量。
[0019] 優(yōu)選的，所述開關(guān)單元包括MOS管，所述MOS管的柵極接控制信號，MOS管的源極 接鋼絞線的輸入端，MOS管的漏極接Vee。
[0020] 優(yōu)選的，所述充電模塊為電容，電容的一端接地，另一端接鋼絞線的輸出端。
[0021] 優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括第一非口、第二非口、第一與非口、第二與非口、計 數(shù)器和MCU，所述第一非口的輸入端與鋼絞線的輸出端連接，第一非口的輸出端與第一與非 口的第一輸入端連接，所述第一與非口的第二輸入端與鋼絞線的輸入端連接，第一與非口 的輸出端與第二非口的輸入端連接，第二非口的輸出端與第二與非口的第一輸入端連接， 第二與非口的第二輸入端接晶振信號，所述第二與非口的輸出端與計數(shù)器連接，所述計數(shù) 器的輸出端與MCU連接。
[0022] 在本發(fā)明中，定義第一與非口的第一輸入端為b端，第二輸入端為a端，第二與非 口的第一輸入端為C端，輸出端為d端。
[0023] 由單片機控制mos管Q1給鋼絞線連接的電容進行充電控制，根據(jù)電路可W得到如 下邏輯過程：
[0024] ①初始狀態(tài)；a邏輯電平=0;b邏輯電平=1;c邏輯電平=0 ;
[0025] ②充電過程；a邏輯電平=1;b邏輯電平=1;c邏輯電平=1 ;
[0026] ⑨充電達到口控開啟電平；a邏輯電平=1;b邏輯電平=0;c邏輯電平=0 ;
[0027] 因此在C端形成了一個口控信號，使得lOMHz晶振產(chǎn)生的信號在口控信號時間內(nèi) 通過，然后由單片機對該段口控時間內(nèi)通過的信號數(shù)量進行計數(shù)，從而計算出口控時間。 7 .
[0028] 由于加載在鋼絞線上的電壓U-定，則有= 根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在上電 dl 的一瞬間，電流會從0逐漸上升，因此電感會阻礙其上升，造成電容充電時間被延長（電容 充滿的時間不變，只是開始充電的時間被延遲，因此整體充電時間被延時）。當鋼絞線因預(yù) 應(yīng)力發(fā)生改變后，其電感量會發(fā)生相應(yīng)變化，進而影響電容的充放電時間，因此，只要計算 出電容充放電時間的變化量，就可W推算出鋼絞線的電感變化量，進而計算出預(yù)應(yīng)力的變 化量。
[0029] 對于鋼絞線的電感有：
[0030]
【主權(quán)項】
1. 預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力測量裝置，其特征在于：包括開關(guān)單元、充電模塊和數(shù)據(jù)處理 模塊，所述開關(guān)單元通過鋼絞線給充電模塊充電，所述數(shù)據(jù)處理模塊采集鋼絞線的輸入信 號和鋼絞線的輸出信號，所述數(shù)據(jù)處理模塊將鋼絞線的輸入信號和鋼絞線的輸出信號轉(zhuǎn)化 為充電模塊的充電時間信號，通過充電時間的變化量得到鋼絞線電感的變化量，進而得到 鋼絞線的預(yù)應(yīng)力變化量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力測量裝置，其特征在于：所述開關(guān)單元 包括MOS管，所述MOS管的柵極接控制信號，MOS管的源極接鋼絞線的輸入端，MOS管的漏極 接 Vcc。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力測量裝置，其特征在于：所述充電模塊 為電容，電容的一端接地，另一端接鋼絞線的輸出端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力測量裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)處理 模塊包括第一非門、第二非門、第一與非門、第二與非門、計數(shù)器和MCU，所述第一非門的輸 入端與鋼絞線的輸出端連接，第一非門的輸出端與第一與非門的第一輸入端連接，所述第 一與非門的第二輸入端與鋼絞線的輸入端連接，第一與非門的輸出端與第二非門的輸入端 連接，第二非門的輸出端與第二與非門的第一輸入端連接，第二與非門的第二輸入端接晶 振信號，所述第二與非門的輸出端與計數(shù)器連接，所述計數(shù)器的輸出端與MCU連接。
5. -種預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力測量方法，其特征在于：包括 a. 通過開關(guān)單元向鋼絞線的輸入端施加開關(guān)信號并給充電模塊充電； b. 采集鋼絞線輸入端和輸出端的信號； c. 將鋼絞線的輸入信號和輸出信號轉(zhuǎn)化為充電模塊的充電時間信號； d. 通過充電時間的變化量得到鋼絞線電感的變化量，進而得到鋼絞線的預(yù)應(yīng)力變化 量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力測量方法，其特征在于：所述開關(guān)單元 包括MOS管，所述MOS管的柵極接控制信號，MOS管的源極接鋼絞線的輸入端，MOS管的漏極 接 Vcc。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力測量方法，其特征在于：所述充電模塊 為電容，電容的一端接地，另一端接鋼絞線的輸出端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力測量方法，其特征在于：所述數(shù)據(jù)處理 模塊包括第一非門、第二非門、第一與非門、第二與非門、計數(shù)器和MCU，所述第一非門的輸 入端與鋼絞線的輸出端連接，第一非門的輸出端與第一與非門的第一輸入端連接，所述第 一與非門的第二輸入端與鋼絞線的輸入端連接，第一與非門的輸出端與第二非門的輸入端 連接，第二非門的輸出端與第二與非門的第一輸入端連接，第二與非門的第二輸入端接晶 振信號，所述第二與非門的輸出端與計數(shù)器連接，所述計數(shù)器的輸出端與MCU連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種預(yù)應(yīng)力鋼絞線預(yù)應(yīng)力測量裝置，包括開關(guān)單元、充電模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，所述開關(guān)單元通過鋼絞線給充電模塊充電，所述數(shù)據(jù)處理模塊采集鋼絞線的輸入信號和鋼絞線的輸出信號，所述數(shù)據(jù)處理模塊將鋼絞線的輸入信號和鋼絞線的輸出信號轉(zhuǎn)化為充電模塊的充電時間信號，通過充電時間的變化量得到鋼絞線電感的變化量，進而得到鋼絞線的預(yù)應(yīng)力變化量。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)無損測量，可以實現(xiàn)一種方便快捷的預(yù)應(yīng)力檢測，無條件限制，可以適合各種場合的預(yù)應(yīng)力檢測。
【IPC分類】G01L5-10
【公開號】CN104880273
【申請?zhí)枴緾N201510315049
【發(fā)明人】張奔牛
【申請人】重慶交通大學
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月10日