一种预损伤智能损伤探测器的制作方法

本发明涉及工程结构防灾减灾领域,更具体地说，它涉及一种预损伤智能损伤探测器。

背景技术：

工程上许多构件的断裂事故都是由内部裂纹或缺陷所构成的，因此关于构件裂纹问题的研究已成为国内外断裂力学研究的中心问题之一。目前，工程领域常用的裂纹检测方法及其存在的缺陷为：①观察法，主要用于构件表面裂纹检测，需要裂缝宽度较宽，识别效率和精度较低；②超声波法，利用超声波设备检测构件内部和表面的裂纹，但由于噪声和混凝土材料比较复杂的限制，识别精度不高，容易漏判和误判；③声发射技术检测，通过声发射检测系统对裂纹的萌生位置及扩展情况作出判断，但在实际检测过程中，需要预埋晶片设备，并且要实时监测，错过时间可能产生漏判，不太实用，目前还在科学研究阶段。

综上，如何提供一种能够精确判定构件表面以及内部裂纹位置和损伤程度大小的损伤检测设备，是本领域技术人员仍待解决的技术难题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种预损伤智能损伤探测器，能够精确判定构件表面以及内部的裂纹位置和损伤程度，减少损伤漏判和错判的可能性。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种预损伤智能损伤探测器，包括用于与待测构件裂纹面相互贴合的预损伤构件，所述预损伤构件与待测构件可拆卸固定连接，所述预损伤构件外表面粘贴有若干应变片，每个所述应变片的输入端和输出端均通过导线电连接有数据采集装置，所述数据采集装置通过导线依次电连接有数据处理装置和显示分析装置。

优选的，所述预损伤构件由第一预损伤金属杆和第二预损伤金属杆拼接而成，所述第一预损伤金属杆和第二预损伤金属杆下表面呈共面状设置，所述第一预损伤金属杆上表面沿其长度方向间隙设置有若干长方体状的第一凹槽，每两个相邻第一凹槽之间形成宽度与第一凹槽相同的第一凸起部，所述第二预损伤金属杆上表面沿其长度方向于每个第一凸起部对应位置处开设有与第一凹槽形状相同的第二凹槽，每个第一凹槽和第二凹槽内均设置有应变片。

优选的，所述数据处理装置电连接有报警器。

优选的，所述预损伤构件两端设置有用于与待测构件可拆卸固定连接的固定位，所述固定位外表面设置有下夹片，待测构件外表面于下夹片对应位置处设置有上夹片，所述上夹片和下夹片之间连接有紧固螺杆和螺母。

优选的，所述数据采集装置为niusb6211数据采集卡。

优选的，所述数据处理装置为nicompactrio嵌入式平台。

优选的，所述显示分析装置为显示屏。

该技术方案与现有技术相比具有：基于应变效应原理，应用损伤处应变和应力较大的特点，应变片能够迅速扑捉到该处刚度的变化，从而判定损伤的位置，并能根据应变变化值得大小来判定损伤程度的大小，解决了现有损伤识别方法精度不高且容易错判、漏判的问题。

附图说明

图1为本发明一种预损伤智能损伤探测器实施例的结构示意图。

图2为预损伤构件的结构示意图。

图中：1、待测构件；2、预损伤构件；3、应变片；4、数据采集装置；5、数据处理装置；6、显示分析装置；7、报警器；8、下夹片；9、上夹片；10、紧固螺杆；11、螺母；21、第一预损伤金属杆；22、第二预损伤金属杆；211、第一凹槽；212、第一凸起部；221、第二凹槽。

具体实施方式

参照图1至图2对本发明一种预损伤智能损伤探测器实施例做进一步说明。

如图1所示，这种预损伤智能损伤探测器包括预损伤构件2，预损伤构件2外表面粘贴有若干应变片3，应变片3所在位置为预损伤处，每个应变片3的输入端和输出端均通过导线与数据采集装置4电连接，数据采集装置4依次与数据处理装置5和显示分析装置6电连接，将探测器中的预损伤构件2固定在待检测构件上，在环境荷载激励下，应用数据采集装置4采集预损伤处应变片3的应变变化；通过数据处理装置5来分析所采集数据的变化，并在显示分析装置6中直观显示，基于应变效应原理，待检测构件内的应力和应变会发生变化，应用损伤处应变和应力相对其他地方较大的特点，应变片3能够迅速扑捉到该处刚度的变化，从而判定损伤的位置，并能根据应变变化值得大小来判定损伤程度的大小，有效解决了现有损伤识别方法精度不高且容易错判、漏判的问题。

以下描述具体工作方式：

如图1所示，根据被测试构件的尺寸和外形特征，选择适宜的预损伤构件2长度；把选择好长度的预损伤智能探测器固定在被测构件上；每个应变片3位置为预损伤处，应用环境激振（如风振）或者人工激振（如激振器）来测试各个预损伤处应变的变化；根据应变的不同来测试损伤的位置和损伤程度的大小。

如图2所示，预损伤构件2由第一预损伤金属杆21和第二预损伤金属杆22拼接而成，第一预损伤金属杆21和第二预损伤金属杆22下表面呈共面状设置，检测时，将第一预损伤金属杆21和第二预损伤金属杆22的下表面与待测构件1贴合，第一预损伤金属杆21上表面沿其长度方向间隙设置有若干长方体状的第一凹槽211，每两个相邻第一凹槽211之间形成宽度与第一凹槽211相同的第一凸起部212，第二预损伤金属杆22上表面沿其长度方向于每个第一凸起部212对应位置处开设有与第一凹槽211形状相同的第二凹槽221，该技术方案中，第一凹槽211和第二凹槽221处为装置的预损伤处，应变片3粘贴于第一凹槽211和第二凹槽221内，可以起到限位的作用，防止应变片3脱落，还可以起到保护应变片3和导线的作用，第一预损伤金属杆21和第二预损伤金属杆22的第一凹槽211和第二凹槽221呈交错布置，可以保证沿被测构件长度方向任一截面上的裂纹都具有同样的测量灵敏度，防止发生漏判；且在实际检测过程中，可以根据测量精度的需要设计预损伤长度，预损伤长度越短，（即第一凹槽211和第二凹槽221宽度越小），相邻第一凹槽211间距越窄（即密度越集中），测量的精度就越高，进而可以精确判定损伤位置和程度。

如图1所示，数据处理装置5电连接有报警器7，数据处理装置5分析所采集数据的变化超过设定值时，即可判定待测构件1损伤程度较大，对报警器7生成命令发出警报。

如图1所述，预损伤构件2两端设置有用于与待测构件1可拆卸固定连接的固定位（参见图1a处位置），固定位长度由被测试构件的外形和尺寸来确定，固定位外表面设置有下夹片8，待测构件1外表面于下夹片8对应位置处设置有上夹片9，上夹片9和下夹片8之间设置紧固螺杆10，并通过螺母11进行夹紧，对预损伤智能损伤探测器实现加固。

作为优选的，数据采集装置4为数据采集卡，型号为niusb6211。

作为优选的，数据处理装置5为nicompactrio嵌入式平台，基于ni可重置i/0(rio)技术与现场可编程门阵列（fpga）技术，不仅具备传统测试系统的数据采集、传输与存储等功能模块，而且实时性更强、性能更稳定。

作为优选的，显示分析装置6为显示屏。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。