一種裂縫寬度自動監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種裂縫寬度自動監(jiān)測裝置。該裝置包括：機(jī)架、彈性體、活動刀口座、水平杠桿和固定組件；其中，機(jī)架的直梁的底部設(shè)置有支撐點(diǎn)固定刀口；彈性體的矩形梁的上表面和下表面均粘接有兩個(gè)傳感元件；彈性體的一端與水平杠桿連接，另一端與活動刀口座連接；活動刀口座的頂部與機(jī)架底部連接；活動刀口座的一端的底部設(shè)置有刀口槽，另一端與彈性體連接；水平杠桿一端與彈性體連接，另一端的的頂部設(shè)置有抵接部，底部設(shè)置有支撐點(diǎn)活動刀口；固定組件，用于將機(jī)架的支撐點(diǎn)固定刀口和水平杠桿的支撐點(diǎn)活動刀口固定在待測裂縫的兩側(cè)。通過使用上述裝置，可以在各種天氣、環(huán)境狀況下對混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫寬度進(jìn)行精密、自動、長期地監(jiān)測。
【專利說明】一種裂縫寬度自動監(jiān)測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及土木工程技術(shù)，特別涉及一種裂縫寬度自動監(jiān)測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有的核電站安全殼等土木工程混凝土結(jié)構(gòu)表面的裂縫寬度監(jiān)測工作中，一般 使用振弦式應(yīng)變傳感器和容柵式位移計(jì)對裂縫寬度進(jìn)行監(jiān)測。但是，振弦式應(yīng)變傳感器和 容柵式位移計(jì)均非專用的裂縫監(jiān)測裝置，其中，振弦式應(yīng)變傳感器的價(jià)格相對昂貴，數(shù)據(jù)采 集儀表配套單一，而且標(biāo)距較長，一般為200mm，其裂縫寬度測量結(jié)果必然會受到混凝土表 面溫度變形量的影響，因此并不適合于裂縫寬度的精密測量。而容柵式位移計(jì)的工作原理 類似于千分表，需要有一根帶彈簧的直桿暴露在室外環(huán)境下，因此在雨水等環(huán)境因素的影 響下，會產(chǎn)生不同程度的銹蝕，影響該直桿的自由伸縮，因此其測量精度和長期穩(wěn)定性也無 法得到保證。
[0003] 由此可知，提出一種可以在各種天氣、環(huán)境狀況下對混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫寬度進(jìn) 行精密、自動、長期地監(jiān)測的裂縫寬度自動監(jiān)測裝置，已經(jīng)是本領(lǐng)域中亟待解決的一個(gè)技術(shù) 問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種裂縫寬度自動監(jiān)測裝置，從而可以在各種天氣、環(huán)境狀 況下對混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫寬度進(jìn)行精密、自動、長期地監(jiān)測。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 一種裂縫寬度自動監(jiān)測裝置，該裝置包括：機(jī)架、彈性體、活動刀口座、水平杠桿和 固定組件；
[0007] 其中，所述機(jī)架包括：直梁和設(shè)置于直梁上部的橫梁；所述直梁的底部設(shè)置有支 撐點(diǎn)固定刀口；
[0008] 所述彈性體包括：矩形梁和設(shè)置在矩形梁兩端的第一夾持部和第二夾持部；所述 矩形梁的上表面和下表面均粘接有兩個(gè)傳感元件；所述第一夾持部與所述水平杠桿連接； 所述第二夾持部與所述活動刀口座連接；
[0009] 所述活動刀口座的頂部與所述機(jī)架的橫梁的底部連接；所述活動刀口座的一端設(shè) 置有垂直延伸部，所述垂直延伸部的中部設(shè)置有供所述彈性體的水平部通過的通槽，所述 垂直延伸部的底部設(shè)置有刀口槽；所述活動刀口座的另一端與所述彈性體的第二夾持部連 接；
[0010] 所述水平杠桿包括：水平桿和設(shè)置在水平桿兩端的連接端和刀口端；所述水平桿 上設(shè)置有多個(gè)接線端子；所述連接端的頂部與所述彈性體的第一夾持部的底部連接；所述 刀口端的頂部設(shè)置有抵接部，所述抵接部與所述活動刀口座上的刀口槽抵接；所述刀口端 的底部設(shè)置有支撐點(diǎn)活動刀口；
[0011] 所述固定組件，用于將所述機(jī)架的支撐點(diǎn)固定刀口和所述水平杠桿的支撐點(diǎn)活動 刀口固定在待測裂縫的兩側(cè)。
[0012] 較佳的，所述固定組件包括：固定螺母、固定架、墊片和兩個(gè)固定掛鉤；
[0013] 所述固定掛鉤，用于固定在待測物體的表面；所述固定掛鉤上設(shè)置有鉤狀突起；
[0014] 所述固定架的頂部設(shè)置有通孔；所述固定架的兩端的下部分別設(shè)置有鉤狀彎折 部，所述鉤狀彎折部與所述固定掛鉤上的鉤狀突起連接；
[0015] 所述固定螺母的一端從所述通孔中穿過并與所述墊片連接；
[0016] 所述墊片的底部與所述機(jī)架的頂部抵接。
[0017] 較佳的，所述裂縫寬度自動監(jiān)測裝置還包括：加長梁；
[0018] 所述加長梁的一端與所述機(jī)架固定連接，所述加長梁的另一端設(shè)置有支撐點(diǎn)可調(diào) 固定刀口。
[0019] 較佳的，所述加長梁的支撐點(diǎn)可調(diào)固定刀口處設(shè)置有兩個(gè)調(diào)節(jié)固定螺栓，用于固 定所述支撐點(diǎn)可調(diào)固定刀口，并對所述支撐點(diǎn)可調(diào)固定刀口的位置進(jìn)行微調(diào)。
[0020] 較佳的，所述彈性體由合金結(jié)構(gòu)鋼材料制成。
[0021] 較佳的，所述傳感元件為電阻應(yīng)變片。
[0022] 較佳的，所述裂縫寬度自動監(jiān)測裝置還包括：金屬外殼；
[0023] 所述金屬外殼設(shè)置于所述機(jī)架、彈性體、活動刀口座和水平杠桿的外側(cè)。
[0024] 較佳的，所述金屬外殼通過防水螺絲與所述機(jī)架固定連接；
[0025] 所述金屬外殼與所述機(jī)架的接觸處均設(shè)置有防水墊圈。
[0026] 較佳的，所述金屬外殼上還設(shè)置有多功能防水插座，用于將所述水平杠桿上的接 線端子與外界的測讀儀連接。
[0027] 較佳的，所述金屬外殼上設(shè)置有數(shù)據(jù)采集儲存裝置和無線傳輸裝置；
[0028] 所述數(shù)據(jù)采集儲存裝置與所述多功能防水插座連接，用于采集所述水平杠桿上的 接線端子上的數(shù)據(jù)，并將所采集的數(shù)據(jù)傳輸給所述無線傳輸裝置；
[0029] 所述無線傳輸裝置將所接收到的數(shù)據(jù)無線傳輸給測讀儀。
[0030] 如上可見，由于在本發(fā)明中的裂縫寬度自動監(jiān)測裝置中，設(shè)置了彈性體并在彈性 體上設(shè)置了多個(gè)傳感元件，所以，在將上述裂縫寬度自動監(jiān)測裝置安裝在待測裂縫的兩側(cè) 之后，如果待測裂縫的寬度發(fā)生變化，則所述水平杠桿將發(fā)生傾斜，從而使得所述彈性體的 兩端發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，所述彈性體的矩形梁的上表面和下表面均產(chǎn)生彎曲變化，使得設(shè)置在 所述矩形梁上的傳感元件輸出的應(yīng)變輸出值發(fā)生變化，該應(yīng)變輸出值通過接線端子輸出至 測讀儀，最后由測讀儀讀出相應(yīng)的應(yīng)變值，并對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而可以實(shí)現(xiàn)對裂縫寬 度的實(shí)時(shí)、在線監(jiān)控，因而可以在各種天氣狀況下對核電站安全殼等大型土木工程混凝土 結(jié)構(gòu)表面的裂縫的寬度進(jìn)行精密、自動、長期地監(jiān)測，保證了監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性； 而且，更進(jìn)一步的，本發(fā)明中的裂縫寬度自動監(jiān)測裝置的自重輕、標(biāo)距小（20mm)且可調(diào)（有 兩種標(biāo)距可選）、結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝并具有防水防塵的功能，還可具有無線傳輸功能，可以 在保證測量穩(wěn)定性和精度的前提下實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測，因此可以方便靈活地安裝和 測讀，節(jié)省人力物力，提高工作效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的裂縫寬度自動監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的彈性體的俯視圖。
[0033] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的彈性體的側(cè)視圖。
[0034] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中的彈性體的立體圖。
[0035] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中的彈性體上的傳感元件的設(shè)置示意圖。
[0036] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例中的四個(gè)傳感元件的電路等效示意圖。
[0037] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例中的活動刀口座的后視圖。
[0038] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例中的活動刀口座的側(cè)視圖。
[0039] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例中的活動刀口座的立體圖。
[0040] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例中的彈性體與活動刀口座、水平杠桿的連接示意圖。
[0041] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例中的彈性體與活動刀口座、水平杠桿的俯視連接示意圖。
[0042] 圖12為本發(fā)明實(shí)施例中的圖10的剖面A-A示意圖。
[0043] 圖13為本發(fā)明實(shí)施例中的裂縫寬度自動監(jiān)測裝置（第一標(biāo)距）的安裝示意圖。 [0044]圖14為本發(fā)明實(shí)施例中的裂縫寬度自動監(jiān)測裝置（第二標(biāo)距）的安裝示意圖。
[0045] 圖15為本發(fā)明實(shí)施例中的裂縫寬度自動監(jiān)測裝置（第二標(biāo)距）的側(cè)視圖。
[0046] 圖16為本發(fā)明實(shí)施例中的裂縫寬度自動監(jiān)測裝置（第二標(biāo)距）的俯視圖。
[0047] 圖17為本發(fā)明實(shí)施例中的裂縫寬度自動監(jiān)測裝置（第二標(biāo)距）的立體圖。

【具體實(shí)施方式】
[0048] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0049] 本實(shí)施例提供了一種裂縫寬度自動監(jiān)測裝置。
[0050] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的裂縫寬度自動監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1?圖12 所示，本發(fā)明實(shí)施例中的裂縫寬度自動監(jiān)測裝置主要包括：機(jī)架1、彈性體2、活動刀口座3、 水平杠桿4和固定組件5 ;
[0051] 其中，所述機(jī)架1包括：直梁11和設(shè)置于直梁11上部的橫梁12 ;所述直梁11的 底部設(shè)置有支撐點(diǎn)固定刀口 13 ;
[0052] 所述彈性體2包括：矩形梁20和設(shè)置在矩形梁兩端的第一夾持部21和第二夾持 部22 ;所述矩形梁20的上表面和下表面均粘接有兩個(gè)傳感元件；所述第一夾持部21與所 述水平杠桿4連接；所述第二夾持部22與所述活動刀口座3連接；
[0053] 所述活動刀口座3的頂部與所述機(jī)架1的橫梁12的底部連接；所述活動刀口座3 的一端設(shè)置有垂直延伸部31，所述垂直延伸部31的中部設(shè)置有供所述彈性體的水平部通 過的通槽33,所述垂直延伸部的底部設(shè)置有刀口槽32 ;所述活動刀口座3的另一端與所述 彈性體2的第二夾持部22連接；
[0054] 所述水平杠桿4包括：水平桿41和設(shè)置在水平桿兩端的連接端42和刀口端43 ; 所述水平桿41上設(shè)置有多個(gè)接線端子44 ;所述連接端42的頂部與所述彈性體2的第一夾 持部21的底部連接；所述刀口端43的頂部設(shè)置有抵接部431，所述抵接部431與所述活動 刀口座3上的刀口槽32抵接；所述刀口端43的底部設(shè)置有支撐點(diǎn)活動刀口 432 ;
[0055] 所述固定組件5,用于將所述機(jī)架1的支撐點(diǎn)固定刀口 13和所述水平杠桿4的支 撐點(diǎn)活動刀口 432固定在待測裂縫100的兩側(cè)。
[0056] 較佳的，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述彈性體可由合金結(jié)構(gòu)鋼材料制成，所述合 金結(jié)構(gòu)鋼材料可以為40Cr合金結(jié)構(gòu)鋼材。由40Cr合金結(jié)構(gòu)鋼材制成的彈性體具有彈性 高、滯后小、耐腐蝕的特點(diǎn)，有較高的疲勞極限，彈性模量溫度系數(shù)小而穩(wěn)定，經(jīng)過熱處理后 性能均勻穩(wěn)定，機(jī)械加工及熱處理性能良好，因此非常適用于傳遞裂縫的微小變化量。在使 用上述彈性體時(shí)，還可以將所述彈性體進(jìn)行中溫回火（350?500°C)熱處理，然后在室溫環(huán) 境中放置15?20天，通過上述的這種時(shí)效處理可以有效地消除鋼材內(nèi)應(yīng)力，提高彈性體的 性能。
[0057] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中的彈性體上的傳感元件的設(shè)置示意圖，其中，圖5(a)為側(cè) 視圖，圖5(b)為俯視圖。如圖5所示，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，還將在所述彈性體的矩形 梁的上表面和下表面上分別設(shè)置兩個(gè)傳感元件，一共四個(gè)傳感元件。
[0058] 較佳的，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述傳感元件可以是：電阻應(yīng)變片。
[0059] 較佳的，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述電阻應(yīng)變片通過粘合劑粘貼于所述彈性 體的矩形梁的上表面或下表面上，待粘合劑在室溫下固化后，再進(jìn)入恒溫箱固化，以增強(qiáng)粘 貼的牢固性。
[0060] 其中，較佳的，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述粘合劑可以是環(huán)氧粘合劑或其它的 粘合劑。進(jìn)一步的，在將電阻應(yīng)變片粘貼于所述彈性體上之前，還可利用酚醛環(huán)氧膠或縮酚 膠對電阻應(yīng)變片的粘貼面以及彈性體的矩形梁的上表面和下表面進(jìn)行底層處理，以進(jìn)一步 增強(qiáng)粘貼的牢固性。
[0061] 另外，較佳的，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述四片電阻應(yīng)變片中的每一片電阻應(yīng) 變片都通過一根電阻應(yīng)變片引出線分別與所述水平杠桿上的接線端子連接，因此，上述四 片電阻應(yīng)變片可組成一個(gè)惠更斯電橋。通過上述四片電阻應(yīng)變片，即可測得混凝土結(jié)構(gòu)體 中的實(shí)際應(yīng)變測量值。
[0062] 如圖5所示，可用Zl、Z2、Z3和Z4分別表示上述的四片電阻應(yīng)變片，其中，Zl和 Z3為設(shè)置于所述彈性體的矩形梁的上表面上的電阻應(yīng)變片，Z2和Z4為設(shè)置于所述彈性體 的矩形梁的下表面上的電阻應(yīng)變片。
[0063] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例中的四個(gè)傳感元件的電路等效示意圖。如圖6所示，可設(shè)Zl 的電阻值為R1,Z2的電阻值為R2,Z3的電阻值為R3,Z4的電阻值為R4,則上述的四片電阻 應(yīng)變片可組成一個(gè)如圖6所示的全橋電路。其中，AC端的輸入電壓可設(shè)為Vi,DB端的輸出 電壓可設(shè)為Vtl。根據(jù)基爾霍夫定律，輸出電壓Vtl和輸入電壓Vi具有如下所述的關(guān)系：
[0064]

【權(quán)利要求】
1. 一種裂縫寬度自動監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置包括：機(jī)架、彈性體、活動刀口座、 水平杠桿和固定組件； 其中，所述機(jī)架包括：直梁和設(shè)置于直梁上部的橫梁；所述直梁的底部設(shè)置有支撐點(diǎn) 固定刀口； 所述彈性體包括：矩形梁和設(shè)置在矩形梁兩端的第一夾持部和第二夾持部；所述矩形 梁的上表面和下表面均粘接有兩個(gè)傳感元件；所述第一夾持部與所述水平杠桿連接；所述 第二夾持部與所述活動刀口座連接； 所述活動刀口座的頂部與所述機(jī)架的橫梁的底部連接；所述活動刀口座的一端設(shè)置有 垂直延伸部，所述垂直延伸部的中部設(shè)置有供所述彈性體的水平部通過的通槽，所述垂直 延伸部的底部設(shè)置有刀口槽；所述活動刀口座的另一端與所述彈性體的第二夾持部連接； 所述水平杠桿包括：水平桿和設(shè)置在水平桿兩端的連接端和刀口端；所述水平桿上設(shè) 置有多個(gè)接線端子；所述連接端的頂部與所述彈性體的第一夾持部的底部連接；所述刀口 端的頂部設(shè)置有抵接部，所述抵接部與所述活動刀口座上的刀口槽抵接；所述刀口端的底 部設(shè)置有支撐點(diǎn)活動刀口； 所述固定組件，用于將所述機(jī)架的支撐點(diǎn)固定刀口和所述水平杠桿的支撐點(diǎn)活動刀口 固定在待測裂縫的兩側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述固定組件包括：固定螺母、固定架、墊 片和兩個(gè)固定掛鉤； 所述固定掛鉤，用于固定在待測物體的表面；所述固定掛鉤上設(shè)置有鉤狀突起； 所述固定架的頂部設(shè)置有通孔；所述固定架的兩端的下部分別設(shè)置有鉤狀彎折部，所 述鉤狀彎折部與所述固定掛鉤上的鉤狀突起連接； 所述固定螺母的一端從所述通孔中穿過并與所述墊片連接； 所述墊片的底部與所述機(jī)架的頂部抵接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裂縫寬度自動監(jiān)測裝置還包括：加長 梁； 所述加長梁的一端與所述機(jī)架固定連接，所述加長梁的另一端設(shè)置有支撐點(diǎn)可調(diào)固定 刀口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于： 所述加長梁的支撐點(diǎn)可調(diào)固定刀口處設(shè)置有兩個(gè)調(diào)節(jié)固定螺栓，用于固定所述支撐點(diǎn) 可調(diào)固定刀口，并對所述支撐點(diǎn)可調(diào)固定刀口的位置進(jìn)行微調(diào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于： 所述彈性體由合金結(jié)構(gòu)鋼材料制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于： 所述傳感元件為電阻應(yīng)變片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裂縫寬度自動監(jiān)測裝置還包括：金屬 外殼； 所述金屬外殼設(shè)置于所述機(jī)架、彈性體、活動刀口座和水平杠桿的外側(cè)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于： 所述金屬外殼通過防水螺絲與所述機(jī)架固定連接； 所述金屬外殼與所述機(jī)架的接觸處均設(shè)置有防水墊圈。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于： 所述金屬外殼上還設(shè)置有多功能防水插座，用于將所述水平杠桿上的接線端子與外界 的測讀儀連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述金屬外殼上設(shè)置有數(shù)據(jù)采集儲存裝 置和無線傳輸裝置； 所述數(shù)據(jù)采集儲存裝置與所述多功能防水插座連接，用于采集所述水平杠桿上的接線 端子上的數(shù)據(jù)，并將所采集的數(shù)據(jù)傳輸給所述無線傳輸裝置； 所述無線傳輸裝置將所接收到的數(shù)據(jù)無線傳輸給測讀儀。
【文檔編號】G01B7/16GK104457549SQ201410658764
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】吳利權(quán), 徐海翔, 王海衛(wèi), 趙峰, 楊剛, 顏軍明, 李如源, 褚英杰, 李吉娃 申請人:中冶建筑研究總院有限公司, 中核核電運(yùn)行管理有限公司, 福建寧德核電有限公司