专利名称：建筑膜材和索构件内力测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于建筑构件内力测量技术领域，具体涉及一种建筑结构中膜材和索构件内力在线(包括处于施工建造过程、工作状态和破坏状态)无损测量装置。
背景技术：
目前在建筑工程领域，建筑构件内力测量使用的方法主要有激光光谱测量法、频率测试法和位移测试法。现分述如下①激光光谱测量法它是一种采用激光拉曼光谱技术而标定出纤维所受的应变与拉曼谱频率位移之间关系的测量方法。主要利用激光拉曼光谱仪，测出膜材边界层相邻纤维的拉曼谱频率位移，从而换算出纤维的应变。最后根据纤维的弹性模量，求出膜面的应力。
实际上，膜材由纤维基层和表面涂层所组成。但是由于激光拉曼光谱法往往侧重于膜材的纤维部分，而忽略了其表面涂层。同时又因为涂层的特征会严重影响到膜材的性质和受力特性，致使此方法的测量精度受到限制，其装置的价格也较为昂贵。
②频率测试法它运用膜材在零状态、初始状态和工作状态下的固有频率公式，来求解局部的预张力值。其理论依据主要考虑了在无预张拉力状态下，膜材的固有频率与刚度系数和跨度比有关；而当膜材存在预张力时，膜材的固有频率与预张力的值有关。
尽管这种方法有效的被应用到具有理想边界条件的结构内力测试中，但是鉴于实际的膜面边界条件的复杂性，频率测试法很难准确测出所需要的基频，因此大大增加了测量难度，也降低了测试的精度。
③位移测试法它是一种在恒定外荷载作用下，采纳位移法来测量膜张力的装置。其利用了一个广口的密封容器，紧压在膜面上，抽掉容器中的部分空气，以形成负压使容器口所围的膜面向内凹陷，从而能够测出膜面的最大凹陷位移。
但是，此法的适用范围受到已标定的膜材种类的限制。同时当使用该方法时，需要对于不同种类，不同厚度的膜材以及同一类膜材的径向和纬向，事先标定出位移与预张力的关系曲线。因此工作量繁重，测试结果也要取决于材料的弹性模量。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种测量精度高、适应性强、操作简便的建筑构件中膜材和索构件内力在线无损测量装置。
本实用新型提出的建筑构件中膜材和索构件内力测量装置，由探针、弹簧、压力传感器、探测器和套管组成，其结构如图1所示。其中，套管由下套管2、中套管4和上套管13三个部分套接组成，下套管2位于中套管4的下端口处内侧固定，上套管13位于中套管4的上端口处内侧，上下伸缩可调，并由一个锁紧环8锁定；探针1下端为杆状，上端为锥形，位于套管中；传感器7设置于上套管13的下端口处，由活动压盘6压住，并有引出线通过引线槽引出；探针1的下端、位于下套管2的上口处设有弹簧压盘3；弹簧5位于中套管4中，对称设置于弹簧压盘3和活动压盘6之间；探测器由遮光管9、光发射器12和光接收器15组成，设置于上套管13中部两侧开设的槽口中，尾部安装有封套11，光发射器12与光接收器15分别有引出线引出，上套管13的上端部设有顶盖14。
本实用新型中，为了能更精确反应测量装置受到的力，压力传感器7可以为环绕上套管13的下端口处成三点式均匀设置，即用三个传感器均布在下端口处。
本实用新型中，探针1的尖端的锥形顶角一般为6°-35°，锥形部分高度为10mm-50mm。
工作时压力传感器7的信号由引线16引出至计算电路，发射器12和接收器15的探测信号也由引线10分别引至计算电路，经过计算电路的运算得出需要的测试结果。
本实用新型的工作过程如下探针尾部与待测量的构件接触，构件受力发生变形，使探针1在套管中产生移位，探针1后端的压盘3压缩弹簧5，压力传感器7在弹簧5的作用下承受的压力发生变化，该压力变化信号由引出线16引出送入计算电路；同时，探针尖端相对于上套管13发生相对运动，由于尖端为具有一定角度的锥形，在探测器处尖端遮光的面积发生变化(见图2)，由接收器将此变化信号引出送入计算电路，根据这些参数，计算电路即可方便地计算出被测构件在该位置所产生的内力值。
与现有技术相比，本实用新型优点和效果如下操作方便；测量精度高，适用范围广；并不受环境影响，测定稳定性好，维护更换容易。使用时，由不少于3个的此装置与计算电路组成一个测量仪的系统。
图1为本实用新型的结构图示(为自然状态)。
图2为本实用新型在受力状态时的图示。
图中标号1为探针，2为下套管，3为探针弹簧压盘，4为中套管，5为弹簧，6为活动压盘，7为压力传感器，8为锁紧环，9为遮光管，10为引线，11为封套，12为光发射管，13为上套管，14为顶盖，15为光接收管，16为引线，17为引线槽。
具体实施方式
本实用新型提出的测量装置，由探针、弹簧、传感器和套管组成，其结构如图1所示。探针和套管采用铝合金材料，探针1Φ16mm，装在中套管4、下套管2和上套管13套接在一起的外壳中，上套管13伸进中套管4中，螺纹连接，并可上下调节，调节适当后由锁紧环8锁定。探针1的下端伸出下套管2约35mm。探针1上的弹簧压盘3与活动压盘6之间安装弹簧5，弹簧5的压缩量略大于35mm。活动压盘6压在安装在上套管13下端的压力传感器7上，压力传感器7为3个均匀布置的压力电阻，并固定。工作时探针下端接触探测物(膜面或索)受力并向上运动，压迫弹簧5，活动压盘6受压作用在压力传感器7上，压力信号经引线16引出至计算电路；上套管13中部对开横向槽口，宽5mm，高0.3mm。对面槽口一侧安装红外发射器12，另一侧安装红外接收器15，尾部安装橡胶封套11，并有引线10引出，上套管13上端安装有封头14，上套管13下部开线槽17，有引线16引出。
探针1上端的锥形部分高约35mm，静态时探针上端位于槽口平面。工作时，探针光端位置发生变化，遮光面也发生变化，红外接收器的信号发生相应变化。这时压力传感器7的信号由引线16引出至计算电路，红外发射器12和红外接收器15的探测信号也由引线10分别引至计算电路，经过计算电路的运算得出需要的测试结果。
权利要求1.一种建筑构件中膜材和索构件内力测量装置，其特征在于由探针、套管、压力传感器、弹簧和光探测器组成，其中，套管由下套管(2)、中套管(4)和上套管(13)依次套接组成；探针(1)位于套管内，探针前端为锥形；压力传感器(7)设置于上套管(13)下端口，该压力传感器(7)由活动压盘(6)压住，并有信号引起线(16)引出；弹簧(5)设置于套管内，并位于活动压盘(6)与弹簧压盘(3)之间，弹簧压盘(3)与探针(1)固定；光探测器由遮光管(9)和光发射管(12)和红外接收管(15)组成，并对称设置于上套管(13)中部对开的槽孔中；光发射管(12)和光接收管(15)分别有信号引出线引出。
2.根据权利要求1所述的建筑构件中膜材和索构件内力测量装置，其特征在于所述的压力传感器(7)为3个压力电阻，均布于上套管(13)的下端口处。
3.根据权利要求1所述的建筑构件中膜材和索构件内力测量装置，其特征在于所述的探针(1)的锥形的顶角为6°-35°。
专利摘要本实用新型属于建筑构件内力测量技术领域，具体为一种膜材和索构件内力在线无损测量装置。该装置由探针、弹簧、压力传感器、探测器和套管组成。其中，探针为杆状，上端为锥形，位于套管中，探测器由遮光管、光发射器和光接收器组成，对称设置于套管上部的横向槽口，探针尖端处于探测器位置。套管中由弹簧传递探针所受的压力，并由压力传感器通过引出线引出，探针受压移动使遮光面积发生变化，该变化信号由光接收器通过引线引出，计算电路根据信号可计算出相应内力。本装置操作方便，测量精度高，适用范围广，并不受环境影响，测量稳定性好。
文档编号G01L1/00GK2935148SQ200620038868
公开日2007年8月15日 申请日期2006年1月12日 优先权日2006年1月12日
发明者李虎, 任俊超 申请人:李虎, 任俊超