專利名稱：建筑膜材和索構件內力測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于建筑構件內力測量技術領域，具體涉及一種建筑結構中膜材和索構件內力在線(包括處于施工建造過程、工作狀態和破壞狀態)無損測量裝置。
背景技術：
目前在建筑工程領域，建筑構件內力測量使用的方法主要有激光光譜測量法、頻率測試法和位移測試法。現分述如下①激光光譜測量法它是一種采用激光拉曼光譜技術而標定出纖維所受的應變與拉曼譜頻率位移之間關系的測量方法。主要利用激光拉曼光譜儀，測出膜材邊界層相鄰纖維的拉曼譜頻率位移，從而換算出纖維的應變。最后根據纖維的彈性模量，求出膜面的應力。
實際上，膜材由纖維基層和表面涂層所組成。但是由于激光拉曼光譜法往往側重于膜材的纖維部分，而忽略了其表面涂層。同時又因為涂層的特征會嚴重影響到膜材的性質和受力特性，致使此方法的測量精度受到限制，其裝置的價格也較為昂貴。
②頻率測試法它運用膜材在零狀態、初始狀態和工作狀態下的固有頻率公式，來求解局部的預張力值。其理論依據主要考慮了在無預張拉力狀態下，膜材的固有頻率與剛度系數和跨度比有關；而當膜材存在預張力時，膜材的固有頻率與預張力的值有關。
盡管這種方法有效的被應用到具有理想邊界條件的結構內力測試中，但是鑒于實際的膜面邊界條件的復雜性，頻率測試法很難準確測出所需要的基頻，因此大大增加了測量難度，也降低了測試的精度。
③位移測試法它是一種在恒定外荷載作用下，采納位移法來測量膜張力的裝置。其利用了一個廣口的密封容器，緊壓在膜面上，抽掉容器中的部分空氣，以形成負壓使容器口所圍的膜面向內凹陷，從而能夠測出膜面的最大凹陷位移。
但是，此法的適用范圍受到已標定的膜材種類的限制。同時當使用該方法時，需要對于不同種類，不同厚度的膜材以及同一類膜材的徑向和緯向，事先標定出位移與預張力的關系曲線。因此工作量繁重，測試結果也要取決于材料的彈性模量。
發明內容
本實用新型的目的在于提供一種測量精度高、適應性強、操作簡便的建筑構件中膜材和索構件內力在線無損測量裝置。
本實用新型提出的建筑構件中膜材和索構件內力測量裝置，由探針、彈簧、壓力傳感器、探測器和套管組成，其結構如圖1所示。其中，套管由下套管2、中套管4和上套管13三個部分套接組成，下套管2位于中套管4的下端口處內側固定，上套管13位于中套管4的上端口處內側，上下伸縮可調，并由一個鎖緊環8鎖定；探針1下端為桿狀，上端為錐形，位于套管中；傳感器7設置于上套管13的下端口處，由活動壓盤6壓住，并有引出線通過引線槽引出；探針1的下端、位于下套管2的上口處設有彈簧壓盤3；彈簧5位于中套管4中，對稱設置于彈簧壓盤3和活動壓盤6之間；探測器由遮光管9、光發射器12和光接收器15組成，設置于上套管13中部兩側開設的槽口中，尾部安裝有封套11，光發射器12與光接收器15分別有引出線引出，上套管13的上端部設有頂蓋14。
本實用新型中，為了能更精確反應測量裝置受到的力，壓力傳感器7可以為環繞上套管13的下端口處成三點式均勻設置，即用三個傳感器均布在下端口處。
本實用新型中，探針1的尖端的錐形頂角一般為6°-35°，錐形部分高度為10mm-50mm。
工作時壓力傳感器7的信號由引線16引出至計算電路，發射器12和接收器15的探測信號也由引線10分別引至計算電路，經過計算電路的運算得出需要的測試結果。
本實用新型的工作過程如下探針尾部與待測量的構件接觸，構件受力發生變形，使探針1在套管中產生移位，探針1后端的壓盤3壓縮彈簧5，壓力傳感器7在彈簧5的作用下承受的壓力發生變化，該壓力變化信號由引出線16引出送入計算電路；同時，探針尖端相對于上套管13發生相對運動，由于尖端為具有一定角度的錐形，在探測器處尖端遮光的面積發生變化(見圖2)，由接收器將此變化信號引出送入計算電路，根據這些參數，計算電路即可方便地計算出被測構件在該位置所產生的內力值。
與現有技術相比，本實用新型優點和效果如下操作方便；測量精度高，適用范圍廣；并不受環境影響，測定穩定性好，維護更換容易。使用時，由不少于3個的此裝置與計算電路組成一個測量儀的系統。
圖1為本實用新型的結構圖示(為自然狀態)。
圖2為本實用新型在受力狀態時的圖示。
圖中標號1為探針，2為下套管，3為探針彈簧壓盤，4為中套管，5為彈簧，6為活動壓盤，7為壓力傳感器，8為鎖緊環，9為遮光管，10為引線，11為封套，12為光發射管，13為上套管，14為頂蓋，15為光接收管，16為引線，17為引線槽。
具體實施方式
本實用新型提出的測量裝置，由探針、彈簧、傳感器和套管組成，其結構如圖1所示。探針和套管采用鋁合金材料，探針1Φ16mm，裝在中套管4、下套管2和上套管13套接在一起的外殼中，上套管13伸進中套管4中，螺紋連接，并可上下調節，調節適當后由鎖緊環8鎖定。探針1的下端伸出下套管2約35mm。探針1上的彈簧壓盤3與活動壓盤6之間安裝彈簧5，彈簧5的壓縮量略大于35mm。活動壓盤6壓在安裝在上套管13下端的壓力傳感器7上，壓力傳感器7為3個均勻布置的壓力電阻，并固定。工作時探針下端接觸探測物(膜面或索)受力并向上運動，壓迫彈簧5，活動壓盤6受壓作用在壓力傳感器7上，壓力信號經引線16引出至計算電路；上套管13中部對開橫向槽口，寬5mm，高0.3mm。對面槽口一側安裝紅外發射器12，另一側安裝紅外接收器15，尾部安裝橡膠封套11，并有引線10引出，上套管13上端安裝有封頭14，上套管13下部開線槽17，有引線16引出。
探針1上端的錐形部分高約35mm，靜態時探針上端位于槽口平面。工作時，探針光端位置發生變化，遮光面也發生變化，紅外接收器的信號發生相應變化。這時壓力傳感器7的信號由引線16引出至計算電路，紅外發射器12和紅外接收器15的探測信號也由引線10分別引至計算電路，經過計算電路的運算得出需要的測試結果。
權利要求1.一種建筑構件中膜材和索構件內力測量裝置，其特征在于由探針、套管、壓力傳感器、彈簧和光探測器組成，其中，套管由下套管(2)、中套管(4)和上套管(13)依次套接組成；探針(1)位于套管內，探針前端為錐形；壓力傳感器(7)設置于上套管(13)下端口，該壓力傳感器(7)由活動壓盤(6)壓住，并有信號引起線(16)引出；彈簧(5)設置于套管內，并位于活動壓盤(6)與彈簧壓盤(3)之間，彈簧壓盤(3)與探針(1)固定；光探測器由遮光管(9)和光發射管(12)和紅外接收管(15)組成，并對稱設置于上套管(13)中部對開的槽孔中；光發射管(12)和光接收管(15)分別有信號引出線引出。
2.根據權利要求1所述的建筑構件中膜材和索構件內力測量裝置，其特征在于所述的壓力傳感器(7)為3個壓力電阻，均布于上套管(13)的下端口處。
3.根據權利要求1所述的建筑構件中膜材和索構件內力測量裝置，其特征在于所述的探針(1)的錐形的頂角為6°-35°。
專利摘要本實用新型屬于建筑構件內力測量技術領域，具體為一種膜材和索構件內力在線無損測量裝置。該裝置由探針、彈簧、壓力傳感器、探測器和套管組成。其中，探針為桿狀，上端為錐形，位于套管中，探測器由遮光管、光發射器和光接收器組成，對稱設置于套管上部的橫向槽口，探針尖端處于探測器位置。套管中由彈簧傳遞探針所受的壓力，并由壓力傳感器通過引出線引出，探針受壓移動使遮光面積發生變化，該變化信號由光接收器通過引線引出，計算電路根據信號可計算出相應內力。本裝置操作方便，測量精度高，適用范圍廣，并不受環境影響，測量穩定性好。
文檔編號G01L1/00GK2935148SQ200620038868
公開日2007年8月15日 申請日期2006年1月12日 優先權日2006年1月12日
發明者李虎, 任俊超 申請人:李虎, 任俊超