一种振弦式应变传感器初始值调节装置及方法与流程

本发明涉及工程监测技术领域，具体涉及一种振弦式应变传感器初始值调节装置及方法。

背景技术

振弦式应变传感器法是指将一定长度的钢弦张拉在两个安装块之间，安装块固定在结构表面，当结构产生变形后引起振弦式应变传感器内钢弦张力的变化，从而引起钢弦固有领率的变化，通过电磁线圈激励钢弦张力，其振动频率产生变化，通过读取钢弦张力频率的变化来得到结构的应变。频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物内部的应变量。同时可同步测出埋设点的温度值。

振弦式应变传感器无须电流、以频率为传输信号、抗干扰能力强、长距离传输不失真、安装方便、可重复使用，而且本身具有温度监测功能，不需另外设置温度传感器。振弦式传感器由于价格较低，能满足大多数工程监测要求，是目前在大跨度空间钢结构施工监测中应用广的应变传感器。

在实际测量工程中，应变传感器在一定范围内精确度最高，根据计算结果确定该处承受拉力还是压力，亦或是拉压变化。当前常用方法是：采用等标距杆进行安装，由于应变传感器初始值不同，采用等标距杆进行安装不能根据所测位置受力进行调节，容易造成频率太低或频率太高，对测量精度造成影响。

因此，亟需一种提高传感器监测可靠性和准确性的振弦式应变传感器初始值调节装置及方法。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当视为承认或以任何形式暗示该信息为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够提高传感器监测可靠性和准确性的振弦式应变传感器初始值调节装置及方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种振弦式应变传感器初始值调节装置，所述振弦式应变传感器包括振弦和设置于振弦两端的安装块，所述调节装置包括：

两个固定套头，所述固定套头分别对应卡设于所述安装块上；

一连接杆，它包括配合设置的螺杆、螺帽、固定滑块和活动滑块，所述固定滑块和活动滑块均套设于螺杆上，所述螺杆靠近螺帽的一端为光杆，所述螺杆远离螺帽的一端设有外螺纹，所述固定滑块设置于光杆上，所述固定滑块与螺帽之间的间距不变，所述活动滑块设有内螺纹，通过旋转螺帽能够带动活动滑块沿着能够带动活动滑块沿着螺杆设有外螺纹的一端移动；

三对支撑杆，它包括两对撑杆一和一对撑杆二，所述撑杆一的一端与所述固定滑块铰接连接，其另一端与固定套头活动连接，位于同一侧的撑杆二一端与所述活动滑块铰接连接，其另一端与固定套头活动连接，与同一个固定套头铰接的三个连接点位于同一直线上，其中，撑杆二的连接点位于中部。

与现有技术相比，本发明有益的技术效果在于：

1、本发明提供的振弦式应变传感器初始值调节装置，它包括连接杆，连接杆上配合设置有螺杆、螺帽、固定滑块和活动滑块；套设于振弦式应变传感器安装块上的的固定套头，一端与固定套头活动连接，一端与固定滑块铰接连接的撑杆一，固定滑块设置于螺杆光杆一端的凹槽内或者通过限位件限位于螺杆光杆的一端，且固定滑块相对于螺杆位置不变；一端与固定套头活动连接，一端与活动滑块铰接连接的一对撑杆二，通过旋转螺杆可调节活动滑块沿着螺杆的外螺纹一端移动，从而调节活动滑块和固定滑块的间距；撑杆一和撑杆二相互分离，通过微调螺帽，实现撑脚的长短调节，从而实现振弦式应变传感器微小调节的需求。由于固定套头套设在传感器安装块上，从而能够根据所测位置确定应力变化状态，方便、精细调节振弦式应变传感器的初始值。

2、振弦式应变传感器初始值的调节方法，操作简便，具有较好地推广价值。

进一步地，还包括旋转轴，所述旋转轴固定于固定套头上，所述旋转轴分别与撑杆一和撑杆二端部的旋转套管活动连接。为了取材方便，节省成本，旋转轴可以选择销轴。也就是说，撑杆一和撑杆二与固定套头连接的一端设有旋转套管，固定套头上设有旋转轴，通过旋转套管套设于旋转轴上，实现撑杆一、撑杆二与固定套头之间的活动连接。

进一步地，所述固定滑块与两对撑杆一铰接连接，两对撑杆一对称设置于固定滑块两侧，并分别与对应侧的固定套头活动连接。固定滑块置于螺杆光杆端的凹槽内，或者通过在螺杆光杆端设置两个凸起，将固定滑块限位于相邻的两个凸起之间，从而实现对固定滑块的限位，使得固定滑块相对于螺帽之间的位置不变。当然，此处，螺杆可以在固定滑块内转动，而固定滑块不会沿着螺杆滑动。

进一步地，所述活动滑块与一对撑杆二铰接连接，两根撑杆二分别对称设置于活动滑块两侧，并分别与对应侧的固定套头活动连接。

本发明还提供了一种振弦式应变传感器初始值调节方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、提供前述的振弦式应变传感器初始值调节装置备用；

步骤二、通过有限元计算得到振弦式应变传感器所测位置应力状态；

步骤三、将振弦式应变传感器和安装基座安装完成；

步骤四、连接振弦式应变传感器读数仪，并读取数据；

步骤五、根据计算应变变化趋势和当前读数，确定调节方向；

步骤六、将步骤一中的调节装置安装于振弦式应变传感器上，并通过旋转螺帽调整活动滑块的位置，调整至所需测量值时，将振弦式应变传感器固定于所测位置处，并拆除所述调节装置。

附图说明

图1为本发明一实施例中振弦式应变传感器的示意图；

图2为本发明一实施例中振弦式应变传感器初始值调节装置的安装示意图；

图3为本发明一实施例中振弦式应变传感器初始值调节装置中支撑杆与固定套头的连接示意图。

图中：

10-振弦；20-安装块；30-固定套头，31-旋转轴，32-旋转套管,33-紧固件；41-螺杆，42-螺帽，43-固定滑块，44-活动滑块；51-撑杆一，52-撑杆二。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的振弦式应变传感器初始值调节装置及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

实施例一

下面结合图1至图3，详细说明本发明的振弦式应变传感器初始值调节装置的结构组成。

本发明实施例中的振弦式应变传感器包括振弦10和设置于振弦10两端的安装块20。该调节装置，它包括：

两个固定套头30，固定套头30分别对应卡设于振弦式应变传感器的安装块20上，当然，可以设置紧固件33以保证固定套头30与安装块20的固定连接，紧固件33可以为螺栓或者其他可拆卸式连接件，此处不作限制；一连接杆（未图示），连接杆包括配合设置的螺杆41、螺帽42、固定滑块43和活动滑块44，其中，螺杆41分为光杆端和外螺纹端，螺杆41靠近螺帽42的一端为光杆端，螺杆41远离螺帽的一端为外螺纹端，固定滑块43和活动滑块44均套设于螺杆41上，固定滑块43与螺帽42之间的间距不变，活动滑块44内设有与螺杆41的外螺纹相配合的内螺纹，通过旋转螺帽42能够带动活动滑块沿着螺杆41的外螺纹端移动。也就是说，通过旋转螺帽42，能够调节活动滑块44和固定滑块43的间距，此时，只有活动滑块44能够沿着螺杆41的外螺纹端移动。

三对支撑杆（未图示），支撑杆包括两对撑杆一51和一对撑杆二52，撑杆一51的一端与固定滑块43铰接连接，其另一端与固定套头30活动连接，位于同一侧的撑杆二52一端与活动滑块44铰接连接，其另一端与固定套头30活动连接，与同一个固定套头活动连接的三个连接点位于同一直线上，其中，撑杆二52的连接点位于中部。也就是说，一个安装块20上活动连接3根支撑杆，即两根撑杆一51和一根撑杆二52，撑杆一51和撑杆二52相互分离，从而保证在旋转螺杆41顶端的螺帽42时，实现三者形成的撑脚的长短调节。从图3可以看出，撑杆一51和撑杆二52与固定套头30连接的一端端部均设有旋转套管32，固定套头30上对应设有旋转轴31，通过旋转套管32套设于旋转轴31上，实现撑杆一51、撑杆二52与固定套头30之间的活动连接。

具体来说，本发明提供的振弦式应变传感器初始值调节装置，它包括连接杆，连接杆上配合设置有螺杆41、螺帽42、固定滑块43和活动滑块44；套设于振弦式应变传感器安装块20上的的固定套头30，一端与固定套头30铰接连接，一端与固定滑块43活动连接的撑杆一51，固定滑块43套设于螺杆41光杆端的凹槽内，或者通过在螺杆41光杆端设置两个凸起，将固定滑块限位于相邻的两个凸起之间，从而实现对固定滑块43的限位，使得固定滑块43相对于螺帽42之间的位置不变。；一端与固定套头30活动连接，一端与活动滑块铰接连接的一对撑杆二52，通过旋转螺帽42带动螺杆41转动，可调节活动滑块44和固定滑块43的间距；撑杆一51和撑杆二52相互分离，通过微调螺帽42，实现撑脚的长短调节，从而实现振弦式应变传感器微小调节的需求。由于固定套头30套设在传感器安装块20上，从而能够根据所测位置确定应力变化状态，方便、精细调节振弦式应变传感器的初始值。

在本实施例中，更优选地，还包括旋转轴31，旋转轴31固定于固定套头30上，旋转轴31分别与撑杆一51和撑杆二52端部的旋转套管32活动连接。为了取材方便，节省成本，旋转轴31可以选择销轴。

在本实施例中，更优选地，固定滑块43与两对撑杆一51铰接连接，两对撑杆一51对称设置于固定滑块两侧，并分别与对应侧的固定套头30活动连接。在本实施例中，更优选地，活动滑块44与一对撑杆二52铰接连接，两根撑杆二52分别对称设置于活动滑块44两侧，并分别与对应侧的固定套头30活动连接。

实施例二

本发明还提供了一种振弦式应变传感器初始值调节方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、提供前述的振弦式应变传感器初始值调节装置备用；

步骤二、通过有限元计算得到振弦式应变传感器所测位置应力状态；

步骤三、将振弦式应变传感器和安装基座安装完成；

步骤四、连接振弦式应变传感器读数仪，并读取数据；

步骤五、根据计算应变变化趋势和当前读数，确定调节方向；

步骤六、将步骤一中的调节装置安装于振弦式应变传感器上，并通过旋转螺帽调整活动滑块44的位置，调整至所需测量值时，将振弦式应变传感器固定于所测位置处，并拆除所述振弦式应变传感器调节装置。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定。本领域的技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求的保护范围。