鋼梁彎曲點(diǎn)測量裝置及測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及彎曲點(diǎn)測量，具體為鋼梁彎曲點(diǎn)測量裝置及測量方法，解決現(xiàn)有技術(shù)無法測量彎曲位置，以及精度低、可靠性差、實(shí)時(shí)性差的問題，通過以下方案實(shí)現(xiàn)：鋼梁彎曲點(diǎn)測量裝置包括繼電器組、曲度傳感器組、電流傳感器組、信號(hào)采集部、主控CPU、Zigbee；信號(hào)采集部按二分法與曲度傳感器連接。鋼梁彎曲點(diǎn)測量方法：1.固定曲度傳感器在鋼梁表面；2.繼電器組全通，電流傳感器測量電流大小；3.比較電流大小或變化，判斷那條曲度傳感器發(fā)生形變；4.用二分法采集曲度傳感器各點(diǎn)電壓值；5.比較電壓值，判斷發(fā)生形變的具體位置；6.將結(jié)果傳輸給主機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是：1）、可測量發(fā)生彎曲形變的位置；2）、數(shù)據(jù)精度高、可靠性強(qiáng)；3）、實(shí)時(shí)監(jiān)測鋼梁彎曲變化。
【專利說明】鋼梁彎曲點(diǎn)測量裝置及測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及彎曲點(diǎn)測量，具體為鋼梁彎曲點(diǎn)測量裝置及測量方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼梁一般用于廠房中的吊車梁和工作平臺(tái)梁、多層建筑中的樓面梁、屋頂結(jié)構(gòu)中的檁條等，在各種應(yīng)力的作用下，鋼梁會(huì)產(chǎn)生彎曲。一旦彎曲的程度達(dá)到鋼梁抗彎的極限狀態(tài)，鋼梁容易發(fā)生損壞。一旦出現(xiàn)意外事故，會(huì)造成很大的損失。因此，需要設(shè)計(jì)一種能夠檢測鋼梁彎曲點(diǎn)的裝置及測量方法，方便測量鋼梁彎曲點(diǎn)，便于及時(shí)維護(hù)鋼梁，防止其彎曲度達(dá)到極限狀態(tài)發(fā)生斷裂等意外事故。
[0003]目前，國內(nèi)外對(duì)于鋼梁彎曲點(diǎn)的在線檢測與實(shí)時(shí)監(jiān)控的理論研究和實(shí)際應(yīng)用都處在發(fā)展完善中，綜合分析國內(nèi)外研究應(yīng)用的成果，現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題:1.只能檢測彎曲度，無法測量出具體彎曲點(diǎn)，不便于及時(shí)修復(fù)彎曲點(diǎn)；2.數(shù)據(jù)可靠性不高；3.數(shù)據(jù)精度低；4.實(shí)時(shí)性不強(qiáng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決現(xiàn)有彎曲檢測技術(shù)無法測量具體彎曲點(diǎn)，以及測量數(shù)據(jù)精度低、可靠性不高，實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的問題，提供一種鋼梁彎曲點(diǎn)測量裝置及測量方法。
[0005]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:鋼梁彎曲點(diǎn)測量裝置，包括電腦主機(jī)、電源、繼電器組、曲度傳感器組、電流傳感器組、信號(hào)采集部、主控CPU、Zigbee無線數(shù)據(jù)傳輸單元；所述信號(hào)采集部由高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成；所述繼電器組中的各個(gè)繼電器分別與單個(gè)曲度傳感器串聯(lián)構(gòu)成測量支路，各個(gè)測量支路的導(dǎo)線分別穿過電流傳感器的感應(yīng)線圈；所述信號(hào)采集部的各個(gè)引腳按照二分法與各個(gè)曲度傳感器的感應(yīng)區(qū)引腳連接，即信號(hào)采集部引腳分別與曲度傳感器感應(yīng)區(qū)的兩端點(diǎn)、中點(diǎn)、1/4點(diǎn)、1/8點(diǎn)、1/16點(diǎn)……連接；所述繼電器組、信號(hào)采集部和電流傳感器組分別與主控CPU連接；主控CPU與Zigbee無線數(shù)據(jù)傳輸單元連接。其中，電源給各用電器供電，繼電器組主要用于控制各路傳感器電路的通斷。各曲度傳感器實(shí)質(zhì)分別為可變電阻，當(dāng)曲度傳感器發(fā)生彎曲形變時(shí)，其阻值會(huì)隨彎曲程度發(fā)生變化。電流傳感器能檢測出穿過其感應(yīng)圈的電流大小，并變換成為需要的電信號(hào)輸出。信號(hào)采集部的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片主要用于實(shí)現(xiàn)二分法對(duì)曲度傳感器的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行采集以及對(duì)數(shù)據(jù)的數(shù)字化處理。主控CPU用于控制繼電器組的通斷、控制信號(hào)采集部用二分法實(shí)現(xiàn)對(duì)曲度傳感器的數(shù)據(jù)采集、分析處理以及對(duì)電流傳感器檢測到的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。Zigbee無線數(shù)據(jù)傳輸單元用于將主控CPU分析處理的數(shù)據(jù)結(jié)果采用無線傳輸方式傳輸給控制室的電腦主機(jī)，以便操作人員查找鋼梁彎曲點(diǎn)，進(jìn)行后續(xù)維修。
[0006]鋼梁彎曲點(diǎn)測量方法，包括以下步驟:1)、將上述鋼梁彎曲點(diǎn)測量裝置的曲度傳感器沿一字型排列并固定于鋼梁易發(fā)生彎曲一側(cè)的表面；2)、主控CPU控制繼電器組全部通路，信號(hào)采集部關(guān)閉，電流傳感器檢測各曲度傳感器通過電流大小；3)、通過比較電流傳感器檢測到各曲度傳感器通過電流大小是否相同或?qū)崟r(shí)監(jiān)測單個(gè)電流傳感器檢測到電流的變化判斷是哪一個(gè)曲度傳感器所在的鋼梁段發(fā)生彎曲形變；4)、主控CPU控制信號(hào)采集部采用二分法分別對(duì)發(fā)生形變的曲度傳感器兩端點(diǎn)、1/2點(diǎn)、1/4點(diǎn)、1/8點(diǎn)......的電壓值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；5)、主控CPU對(duì)采集的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析，可判斷發(fā)生形變的曲度傳感器上具體哪一段發(fā)生了彎曲形變；6)、主控CPU將采集的數(shù)據(jù)及分析結(jié)果傳輸給Zigbee無線數(shù)據(jù)傳輸單元，Zigbee無線數(shù)據(jù)傳輸單元以自組網(wǎng)的形式，將數(shù)據(jù)通過無線傳輸給主控室的電腦主機(jī)。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有彎曲測量技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):1)、可測量出具體發(fā)生彎曲形變的區(qū)間；2)、數(shù)據(jù)精度高、可靠性強(qiáng)；3)、可實(shí)時(shí)監(jiān)測鋼梁彎曲變化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為鋼梁彎曲點(diǎn)測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0009]鋼梁彎曲點(diǎn)測量裝置，包括電腦主機(jī)、電源、繼電器組、曲度傳感器組、電流傳感器組、信號(hào)采集部、主控CPU、Zigbee無線數(shù)據(jù)傳輸單元；所述信號(hào)采集部由高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成；所述繼電器組中的各個(gè)繼電器分別與單個(gè)曲度傳感器串聯(lián)構(gòu)成測量支路，各個(gè)測量支路的導(dǎo)線分別穿過電流傳感器的感應(yīng)線圈；所述信號(hào)采集部的各個(gè)引腳按照二分法與各個(gè)曲度傳感器的感應(yīng)區(qū)引腳連接，即信號(hào)采集部引腳分別與曲度傳感器感應(yīng)區(qū)的兩端點(diǎn)、中點(diǎn)、1/4點(diǎn)、1/8點(diǎn)、1/16點(diǎn)……連接；所述繼電器組、信號(hào)采集部和電流傳感器組分別與主控CPU連接；主控CPU與Zigbee無線數(shù)據(jù)傳輸單元連接。具體實(shí)施時(shí)，主控CPU可選用STM32F103芯片，Zigbee選用CC2530主控芯片。
[0010]鋼梁彎曲點(diǎn)測量方法，包括以下步驟:1)、將上述鋼梁彎曲點(diǎn)測量裝置的曲度傳感器沿一字型排列并固定于鋼梁易發(fā)生彎曲一側(cè)的表面；2)、主控CPU控制繼電器組全部通路，信號(hào)采集部關(guān)閉，電流傳感器檢測各曲度傳感器通過電流大小；3)、通過比較電流傳感器檢測到各曲度傳感器通過電流大小是否相同或?qū)崟r(shí)監(jiān)測單個(gè)電流傳感器檢測到電流的變化判斷是哪一個(gè)曲度傳感器所在的鋼梁段發(fā)生彎曲形變；4)、主控CPU控制信號(hào)采集部采用二分法分別對(duì)發(fā)生形變的曲度傳感器兩端點(diǎn)、1/2點(diǎn)、1/4點(diǎn)、1/8點(diǎn)......的電壓值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；5)、主控CPU對(duì)采集的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析，可判斷發(fā)生形變的曲度傳感器上具體哪一段發(fā)生了彎曲形變；6)、主控CPU將采集的數(shù)據(jù)及分析結(jié)果傳輸給Zigbee無線數(shù)據(jù)傳輸單元，Zigbee無線數(shù)據(jù)傳輸單元以自組網(wǎng)的形式，將數(shù)據(jù)通過無線傳輸給主控室的電腦主機(jī)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼梁彎曲點(diǎn)測量裝置，其特征為:包括電腦主機(jī)、電源、繼電器組、曲度傳感器組、電流傳感器組、信號(hào)采集部、主控CPU、Zigbee無線數(shù)據(jù)傳輸單元；所述信號(hào)采集部由高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成；所述繼電器組中的各個(gè)繼電器分別與單個(gè)曲度傳感器串聯(lián)構(gòu)成測量支路，各個(gè)測量支路的導(dǎo)線分別穿過電流傳感器的感應(yīng)線圈；所述信號(hào)采集部的各個(gè)引腳按照二分法與各個(gè)曲度傳感器的感應(yīng)區(qū)引腳連接，即信號(hào)采集部引腳分別與曲度傳感器感應(yīng)區(qū)的兩端點(diǎn)、中點(diǎn)、1/4點(diǎn)、1/8點(diǎn)、1/16點(diǎn)……連接；所述繼電器組、信號(hào)采集部和電流傳感器組分別與主控CPU連接；主控CPU與Zigbee無線數(shù)據(jù)傳輸單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼梁彎曲點(diǎn)測量裝置，其特征為:所述主控CPU為STM32F103-H-* I I心/T O
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼梁彎曲點(diǎn)測量裝置，其特征為:所述Zigbee為CC2530主控芯片。
4.一種鋼梁彎曲點(diǎn)測量方法，其特征為:包括以下步驟: 1)、將上述鋼梁彎曲點(diǎn)測量裝置的曲度傳感器沿一字型排列并固定于鋼梁易發(fā)生彎曲一側(cè)的表面； 2)、主控CPU控制繼電器組全部通路，信號(hào)采集部關(guān)閉，電流傳感器檢測各曲度傳感器通過電流大??； 3)、通過比較電流傳感器檢測到各曲度傳感器通過電流大小是否相同或?qū)崟r(shí)監(jiān)測單個(gè)電流傳感器檢測到電流的變化判斷是哪一個(gè)曲度傳感器所在的鋼梁段發(fā)生彎曲形變； 4)、主控CPU控制信號(hào)采集部采用二分法分別對(duì)發(fā)生形變的曲度傳感器兩端點(diǎn)、1/2點(diǎn)、1/4點(diǎn)、1/8點(diǎn)......的電壓值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集； 5)、主控CPU對(duì)采集的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析，可判斷發(fā)生形變的曲度傳感器上具體哪一段發(fā)生了彎曲形變； 6)、主控CPU將采集的數(shù)據(jù)及分析結(jié)果傳輸給Zigbee無線數(shù)據(jù)傳輸單元，Zigbee無線數(shù)據(jù)傳輸單元以自組網(wǎng)的形式，將數(shù)據(jù)通過無線傳輸給主控室的電腦主機(jī)。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK104266580SQ201410545986
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】鄧召魁, 張彥濤, 李麗 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山西省電力公司陽泉供電公司