三維風(fēng)壓測(cè)試儀的制作方法
【專利摘要】三維風(fēng)壓測(cè)試儀，包括底盤、頂面受荷薄板、側(cè)面受荷薄板、單臂梁力學(xué)傳感器、密封腔體、單片機(jī)，單臂梁力學(xué)傳感器通過(guò)第一連接座或者第二連接座固定在底盤上，底盤、頂面受荷薄板、側(cè)面受荷薄板對(duì)應(yīng)一個(gè)單臂梁力學(xué)傳感器，單臂梁力學(xué)傳感器上都固定一個(gè)連接塊，底盤、頂面受荷薄板、側(cè)面受荷薄板固定在相應(yīng)的連接塊上；密封腔體安裝在殼體內(nèi)部，密封腔體通過(guò)導(dǎo)管與外界大氣相通；伸入密封腔體內(nèi)的導(dǎo)管上安裝壓差傳感器；單臂梁力學(xué)傳感器和壓力傳感器分別與電路板相連。本發(fā)明有益效果是：解決了在強(qiáng)風(fēng)天氣條件下現(xiàn)有風(fēng)壓測(cè)試方法的失真和局限性，測(cè)試精度高、穩(wěn)定性較好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、易安裝，便攜性好、可組網(wǎng)。
【專利說(shuō)明】三維風(fēng)壓測(cè)試儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種三維風(fēng)壓測(cè)試儀。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)模型風(fēng)洞試驗(yàn)，往往需要采用較大縮尺比例模型，然而受風(fēng)洞截面積與風(fēng)速限制，造成風(fēng)洞的邊界層中雷諾模型規(guī)律不滿足，影響建筑結(jié)構(gòu)模型風(fēng)洞試驗(yàn)是否可以真實(shí)地、準(zhǔn)確地反映實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載。建筑表面風(fēng)壓的原型實(shí)測(cè)是解決這一問(wèn)題極為重要的途徑，并為現(xiàn)有風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M手段和方法提供基準(zhǔn)和驗(yàn)證?，F(xiàn)有風(fēng)壓實(shí)測(cè)方法是在建筑結(jié)構(gòu)表面開(kāi)孔，通過(guò)設(shè)計(jì)管路系統(tǒng)，運(yùn)用微差壓傳感器對(duì)表面風(fēng)壓進(jìn)行原型測(cè)試。但受管路系統(tǒng)頻率失真、實(shí)際建筑使用條件限制和在極端氣候條件下(如臺(tái)風(fēng)強(qiáng)風(fēng)雨天氣)，測(cè)壓孔洞極易堵塞等因素影響，現(xiàn)有風(fēng)壓測(cè)試方法很難提供可靠、準(zhǔn)確的原型實(shí)測(cè)結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有風(fēng)壓測(cè)試方法在強(qiáng)風(fēng)雨天氣候條件下存在局限和失真的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種測(cè)試原理簡(jiǎn)單、測(cè)試精度高、頻響特性、穩(wěn)定性好，并能廣泛適用于強(qiáng)風(fēng)雨(如臺(tái)風(fēng))天氣條件下建筑結(jié)構(gòu)表面風(fēng)壓測(cè)試的三維風(fēng)壓測(cè)試儀。
[0004]本發(fā)明所述的三維風(fēng)壓測(cè)試儀，其特征在于:包括底盤、頂面受荷薄板、側(cè)面受荷薄板、單臂梁力學(xué)傳感器、密封腔體、單片機(jī)，所有的單臂梁力學(xué)傳感器通過(guò)第一連接座或者第二連接座固定在所述的底盤上，并且所述的底盤、頂面受荷薄板、側(cè)面受荷薄板對(duì)應(yīng)一個(gè)單臂梁力學(xué)傳感器，每個(gè)單臂梁力學(xué)傳感器上都固定一個(gè)連接塊，所述的底盤、頂面受荷薄板、側(cè)面受荷薄板固定在相應(yīng)的單臂梁力學(xué)傳感器的連接塊上，共同圍成一個(gè)空心的殼體；所述的密封腔體安裝在所述的殼體內(nèi)部，所述的密封腔體通過(guò)導(dǎo)管與外界大氣相通；伸入密封腔體內(nèi)的所述的導(dǎo)管上安裝壓差傳感器，所述的壓差傳感器的探頭伸出密封腔體與所述的殼體內(nèi)部連通；所有的單臂梁力學(xué)傳感器以及所述的壓力傳感器通過(guò)信號(hào)線分別與固定在底盤內(nèi)表面與單片機(jī)相連的電路板相連。
[0005]所述的殼體包括一塊圓盤形的底盤、一塊正六邊形的頂面受荷薄板、七塊梯形的側(cè)面受荷薄板，所述的底盤與所述的側(cè)面受荷薄板之間、所述的側(cè)面受荷薄板與所述的頂面受荷薄板之間均留有間隙。
[0006]所述的底盤與所述的頂面受荷薄板平行，各側(cè)面受荷薄板與所述的底盤之間的夾角為60度。
[0007]所述的底盤的底部配有吸盤。
[0008]所述的底盤與對(duì)應(yīng)的單臂梁力學(xué)傳感器之間、所述的頂面受荷薄板與相應(yīng)的單臂梁力學(xué)傳感器之間、所述的側(cè)面受荷薄板與相應(yīng)的單臂梁力學(xué)傳感器之間膠接連接塊。
[0009]所述的導(dǎo)管與所述的底盤垂直。
[0010]所述的單片機(jī)采用STM32F103C8T6,有2個(gè)Spi接口，16通道ADC，64KB flash，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換元器件，即A/d轉(zhuǎn)換器選用adslllO,在最高精度16bit轉(zhuǎn)換情況下，15次/秒，平均兩秒采樣8個(gè)通道。
[0011]所述的單臂梁力學(xué)傳感器參數(shù)為:外形尺寸47.0mm*10.0mm*6.0mm,量程為0_300g，輸出靈敏度為1.0±0.1毫伏/伏，非線性誤差±0.03%，安全超載可達(dá)150%，四角誤差為±0.05% /cm。
[0012]所述的壓差傳感器為菲思卡爾Freescale MPX12D壓力傳感器。
[0013]所述的壓差傳感器不帶放大，不帶溫度補(bǔ)償，測(cè)量范圍:0-10kpa、輸出電壓:55mV、測(cè)量方式:差壓。 [0014]所述頂面受荷薄板的邊長(zhǎng)為42.7mm ;所述的側(cè)面受荷薄板上底長(zhǎng)42.7mm、下底長(zhǎng)62mm、高50mm,每塊薄板的受荷面積為26.2cm2。
[0015]安裝時(shí)先將第一連接座及第二連接座安裝于底盤上，在第一連接座及第二連接座上安裝單臂梁力學(xué)傳感器，并將單臂梁力學(xué)傳感器及壓差傳感器上的信號(hào)線連接到電路板上，再將電路板與壓差傳感器固定到底盤上，最后將頂面受荷薄板及側(cè)面梯形受荷薄板通過(guò)連接塊膠接在單臂梁力學(xué)傳感器及壓差傳感器上；安裝時(shí)要注意各受荷薄板之間留有足夠的空隙，受荷薄板與導(dǎo)管之間也應(yīng)留有一定的空隙，保證導(dǎo)管口與底盤垂直，頂面受荷薄板保持水平，各側(cè)面受荷薄板與底盤之間的夾角保持為60度；測(cè)量前用防風(fēng)罩擋住儀表，或者選擇無(wú)風(fēng)環(huán)境進(jìn)行初始化歸零操作，來(lái)流風(fēng)速壓力作用于受荷面板的不同受荷表面，對(duì)各表面形成不同的壓力，對(duì)作用于各表面的力進(jìn)行分解，可以得到合力的方向及大小，從而顯示來(lái)流的風(fēng)壓等級(jí)、方向，再通過(guò)置于儀表內(nèi)的單片機(jī)所測(cè)得的數(shù)值，可還原出實(shí)際方向。
[0016]本發(fā)明有益效果是:解決了在強(qiáng)風(fēng)天氣條件下，現(xiàn)有風(fēng)壓測(cè)試方法的失真和局限性，提供的風(fēng)壓測(cè)試裝置具有測(cè)試精度高、穩(wěn)定性較好、不受雨水影響、且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、易安裝，便攜性好、可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)；并且本裝置還可獲取測(cè)試點(diǎn)的地理坐標(biāo)、風(fēng)向等參數(shù)，按時(shí)間軸存入數(shù)據(jù)庫(kù)，可對(duì)一定時(shí)期內(nèi)的風(fēng)壓變化進(jìn)行分析。還可設(shè)定臨界報(bào)警值，當(dāng)測(cè)得某項(xiàng)參數(shù)到達(dá)臨界值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的底座安裝傳感器前俯視圖。
[0019]圖3為本發(fā)明的俯視圖。
[0020]圖4為本發(fā)明的側(cè)面梯形受荷薄板。
[0021]圖5為本發(fā)明的受力面編號(hào)圖(從I’ -7’)。
[0022]
[0023]
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明
[0025]參照附圖:
[0026]實(shí)施例1本發(fā)明所述的三維風(fēng)壓測(cè)試儀，包括底盤1、頂面受荷薄板2、側(cè)面受荷薄板3、單臂梁力學(xué)傳感器4、密封腔體5、單片機(jī)，所有的單臂梁力學(xué)傳感器4通過(guò)第一連接座41或者第二連接座42固定在所述的底盤I上，并且所述的底盤1、頂面受荷薄板2、側(cè)面受荷薄板3對(duì)應(yīng)一個(gè)單臂梁力學(xué)傳感器4，每個(gè)單臂梁力學(xué)傳感器4上都固定一個(gè)連接塊43，所述的底盤1、頂面受荷薄板2、側(cè)面受荷薄板3固定在相應(yīng)的單臂梁力學(xué)傳感器4的連接塊41上，共同圍成一個(gè)空心的殼體；所述的密封腔體5安裝在所述的殼體內(nèi)部，所述的密封腔體5通過(guò)導(dǎo)管51與外界大氣相通；伸入密封腔體5內(nèi)的所述的導(dǎo)管51上安裝壓差傳感器52，所述的壓差傳感器52的探頭伸出密封腔體5與所述的殼體內(nèi)部連通；所有的單臂梁力學(xué)傳感器以及所述的壓力傳感器通過(guò)信號(hào)線分別與固定在底盤內(nèi)表面與單片機(jī)相連的電路板6相連。
[0027]所述的殼體包括一塊圓盤形的底盤1、一塊正六邊形的頂面受荷薄板2、七塊梯形的側(cè)面受荷薄板3，所述的底盤I與所述的側(cè)面受荷薄板3之間、所述的側(cè)面受荷薄板3與所述的頂面受荷薄板I之間均留有間隙。
[0028]所述的底盤I與所述的頂面受荷薄板2平行，各側(cè)面受荷薄板3與所述的底盤I之間的夾角為60度。
[0029]所述的底盤I的底部配有吸盤。
[0030]所述的底盤I與對(duì)應(yīng)的單臂梁力學(xué)傳感器之間4、所述的頂面受荷薄板2與相應(yīng)的單臂梁力學(xué)傳感器4之間、所述的側(cè)面受荷薄板3與相應(yīng)的單臂梁力學(xué)傳感器4之間膠接連接塊43。
[0031]所述的導(dǎo)管51與所述的底盤I垂直。
[0032]所述的單片機(jī)采用STM32F103C8T6,有2個(gè)Spi接口，16通道ADC，64KB flash,其中模數(shù)轉(zhuǎn)換元器件，即A/D轉(zhuǎn)換器選用adslllO,在最高精度16bit轉(zhuǎn)換情況下，15次/秒，平均兩秒采樣8個(gè)通道。
[0033]所述的單臂梁力學(xué)傳感器，參數(shù)為:外形尺寸47.0mm*6.0mm,量程為0_300g，輸出靈敏度為1.0±0.1毫伏/伏，非線性誤差±0.03%，安全超載可達(dá)150%，四角誤差為±0.05% /cm。
[0034]所述的壓差傳感器為菲思卡爾Freescale MPX12D壓力傳感器。
[0035]所述的壓差傳感器不帶放大，不帶溫度補(bǔ)償，測(cè)量范圍:0-10kpa、輸出電壓:55mV、測(cè)量方式:差壓。
[0036]所述頂面受荷薄板邊長(zhǎng)為42.7mm ;所述的側(cè)面受荷薄板上底長(zhǎng)42.7mm、下底長(zhǎng)62mm、高50mm,每塊薄板的受荷面積為26.2cm2。
[0037]安裝時(shí)先將第一連接座41及第二連接座42安裝于底盤I上，在第一連接座41及第二連接座42上安裝單臂梁力學(xué)傳感器4，并將單臂梁力學(xué)傳感器4及壓差傳感器52上的信號(hào)線連接到電路板6上，再將電路板6與壓差傳感器52固定到底盤I上，最后將頂面受荷薄板2及側(cè)面梯形受荷薄板3通過(guò)連接塊43膠接在單臂梁力學(xué)傳感器4及壓差傳感器52上；安裝時(shí)要注意各受荷薄板之間留有足夠的空隙，受荷薄板與導(dǎo)管之間也應(yīng)留有一定的空隙，保證導(dǎo)管口與底盤垂直，頂面受荷薄板保持水平，各側(cè)面受荷薄板與底盤之間的夾角保持為60度；測(cè)量前用防風(fēng)罩擋住儀表，或者選擇無(wú)風(fēng)環(huán)境進(jìn)行初始化歸零操作，來(lái)流風(fēng)速壓力作用于受荷面板的不同受荷表面，對(duì)各表面形成不同的壓力，對(duì)作用于各表面的力進(jìn)行分解，可以得到合力的方向及大小，從而顯示來(lái)流的風(fēng)壓等級(jí)、方向，再通過(guò)置于儀表內(nèi)的單片機(jī)所測(cè)得的數(shù)值，可還原出實(shí)際方向。[0038]實(shí)施例2集群測(cè)試
[0039]本例實(shí)施參照風(fēng)洞試驗(yàn)，將本發(fā)明儀器安裝在測(cè)試建筑物不同層及各層不同部位上，并對(duì)儀器進(jìn)行編號(hào)，所測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而得到建筑物實(shí)際風(fēng)壓，并可與風(fēng)洞試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。
[0040]本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【權(quán)利要求】
1.三維風(fēng)壓測(cè)試儀，其特征在于:包括底盤、頂面受荷薄板、側(cè)面受荷薄板、單臂梁力學(xué)傳感器、密封腔體、單片機(jī)，所有的單臂梁力學(xué)傳感器通過(guò)第一連接座或者第二連接座固定在所述的底盤上，并且所述的底盤、頂面受荷薄板、側(cè)面受荷薄板對(duì)應(yīng)一個(gè)單臂梁力學(xué)傳感器，每個(gè)單臂梁力學(xué)傳感器上都固定一個(gè)連接塊，所述的底盤、頂面受荷薄板、側(cè)面受荷薄板固定在相應(yīng)的單臂梁力學(xué)傳感器的連接塊上，共同圍成一個(gè)空心的殼體；所述的密封腔體安裝在所述的殼體內(nèi)部，所述的密封腔體通過(guò)導(dǎo)管與外界大氣相通；伸入密封腔體內(nèi)的所述的導(dǎo)管上安裝壓差傳感器，所述的壓差傳感器的探頭伸出密封腔體與所述的殼體內(nèi)部連通；所有的單臂梁力學(xué)傳感器以及所述的壓力傳感器通過(guò)信號(hào)線分別與固定在底盤內(nèi)表面與單片機(jī)相連的電路板相連。
2.如權(quán)利要求1所述的三維風(fēng)壓測(cè)試儀，其特征在于:所述的殼體包括一塊圓盤形的底盤、一塊正六邊形的頂面受荷薄板、七塊梯形的側(cè)面受荷薄板，所述的底盤與所述的側(cè)面受荷薄板之間、所述的側(cè)面受荷薄板與所述的頂面受荷薄板之間均留有間隙。
3.如權(quán)利要求2所述的三維風(fēng)壓測(cè)試儀，其特征在于:所述的底盤與所述的頂面受荷薄板平行，各側(cè)面受荷薄板與所述的底盤之間的夾角為60度。
4.如權(quán)利要求3所述的三維風(fēng)壓測(cè)試儀，其特征在于:所述的底盤的底部配有吸盤。
5.如權(quán)利要求4所述的三維風(fēng)壓測(cè)試儀，其特征在于:所述的底盤與對(duì)應(yīng)的單臂梁力學(xué)傳感器之間、所述的頂面受荷薄板與相應(yīng)的單臂梁力學(xué)傳感器之間、所述的側(cè)面受荷薄板與相應(yīng)的單臂梁力學(xué)傳感器之間膠接連接塊。
6.如權(quán)利要求5所述的三維風(fēng)壓測(cè)試儀，其特征在于:所述的導(dǎo)管與所述的底盤垂直。
7.如權(quán)利要求6所述的三維風(fēng)壓測(cè)試儀，其特征在于:所述的單片機(jī)采用STM32F103C8T6,有2個(gè)Spi接口，16通道ADC，64KBf lash，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換元器件，即A/D轉(zhuǎn)換器選用adslllO,在最高精度16bit轉(zhuǎn)換情況下，15次/秒,平均兩秒采樣8個(gè)通道。
8.如權(quán)利要求7所述的三維風(fēng)壓測(cè)試儀，其特征在于:所述的單臂梁力學(xué)傳感器參數(shù)為:外形尺寸47.0mm*10.0mm*6.0mm，量程為0_300g，輸出靈敏度為1.0±0.1毫伏/伏，非線性誤差±0.03%，安全超載可達(dá)150%，四角誤差為±0.05% /cm。
9.如權(quán)利要求8所述的三維風(fēng)壓測(cè)試儀，其特征在于:所述的壓差傳感器為菲思卡爾Freescale MPX12D 壓力傳感器。
10.如權(quán)利要求9所述的三維風(fēng)壓測(cè)試儀，其特征在于:所述的壓差傳感器不帶放大，不帶溫度補(bǔ)償，測(cè)量范圍:0-10kpa、輸出電壓:55mV、測(cè)量方式:差壓。
【文檔編號(hào)】G01L13/00GK103616121SQ201310513649
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】袁偉斌 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)