中的旋转箭头方向)，当裂缝扩展增大时，沿着顺时针方向，裂缝宽度减小时逆时针转动。
[0041]位移放大杠杆B远离杠杆转轴D的一端的上侧安装有光电传感器F，位移放大杠杆B靠近杠杆转轴D的一端与位移传动杆C通过接触轴E进行点接触，且位移传动杆C顶端安装有第二限制槽A2，位移传动杆C的底端为位移传动杆端头固定点1。
[0042]位移传动杆C的中部两侧安装有第一限制槽A1，且第一限制槽A1固定在装置承台G上，保持位移传动杆C只能沿竖向轴线移动(裂缝扩展宽度增大时向底端(即沿图中的箭头方向)移动，反之，裂缝宽度减小时，向顶端移动(即逆箭头方向移动)。
[0043]光电传感器F用于感知经机械式裂缝放大器放大后的裂缝宽度值，实时检测待测物的裂缝宽度参数，产生对应电信号，并将对应电信号传输至编码器。
[0044]使用时，待测结构裂缝(潜在裂缝)的一侧在位移传动杆端头固定点1，另一侧固定在装置承台G上。当有初始裂缝宽度时，可以实测裂缝初值并调系统至实际已有裂缝值(此时杠杆B偏离A)杠杆B可随裂缝宽度的增大而顺时针转动，裂缝宽度减小时逆时针转动。
[0045]如图3所示，当位移放大杠杆B沿着箭头方向转动时，光电传感器F感知位移放大杠杆B端头的转动位置信息。
[0046]如图4所示，当位移传动杆C沿图示箭头方向移动时，固定在位移传动杆C上的接触轴E接触位移放大杠杆B，带动位移放大杠杆B旋转。因为限位槽A1的作用，接触轴E的轨迹为沿平面图1竖向轴线的直线，接触轴E与位移放大杠杆B的接触点一直在变化。
[0047]如图5所示为单级杠杆放大原理示意图，H1为裂缝位移(宽度)，L1为短臂长，L2为长臂长，短臂是指杠杆转轴D到位移传动杆C的距离，长臂是指电传感器F到杠杆转轴D的距离，H2为光电传感器F感知到的位移状态。其中H1/H2 = L1/L2，H1 = L1*H2/L2，通过光电传感器状态即可感知裂缝位移(宽度)。即短臂输入待测裂缝宽度，长臂端输出经放大后的裂缝宽度值的放大倍数为:长臂长/短臂长。
[0048]整个裂缝感知过程为:
[0049]裂缝感知器连接待测结构裂缝。当结构裂缝展开，裂缝位移带动位移传动杆C沿图中箭头方向移动，固定在位移传动杆C上的接触轴E接触位移放大杠杆B，带动位移放大杠杆B旋转，位移放大杠杆B端头位移状态可被竖向轴线上的光电传感器F感知，如此通过杠杆原理达到了裂缝位移放大的效果。接着，光电传感器将感知状态的电信号传输至编码器，编码器将电信号转换成数字信号，并传输至控制模块，控制模块负责处理数字信号，在显示模块显示裂缝数值，并可配合RFID接口实现测量信息无线传感。
[0050]当一级放大不足时可进行两级或三级连续放大，即通过相同杠杆原理，设置新的短臂和长臂，由已经放大的H2得到放大的H3，然后感知H3后就可以得到H1。
[0051]以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
【主权项】
1.一种机电式裂缝感知器，其特征在于，包括裂缝放大感知模块、控制模块、编码器和显示模块，裂缝放大感知模块包括光电传感器和机械式裂缝放大器，其中: 所述控制模块分别连接所述编码器、显示模块； 所述裂缝放大感知模块一端与编码器连接，另一端用于连接待测结构； 所述机械式裂缝放大器采用杠杆进行单级或多级机械放大实际的裂缝，其中杠杆的短臂端用于输入待测结构的裂缝状态，杠杆的长臂端用于输出经放大后的裂缝状态； 所述光电传感器用于感知所述放大后的裂缝状态，产生对应电信号，并将对应电信号传输至编码器； 所述编码器用于将光电传感器提供的电信号转换成数字信号，传送给所述控制模块； 所述控制模块用于对接收的数字信号进行处理，得到实际的裂缝值，并传送给所述显示模块予以显示。2.根据权利要求1所述的一种机电式裂缝感知器，其特征在于，它还包括与所述控制模块相连的外部接口，用于将接收的裂缝值向外传输。3.根据权利要求1或2所述的一种机电式裂缝感知器，其特征在于，所述机械式裂缝放大器为单级放大，包括位移放大杠杆和位移传动杆； 所述位移放大杠杆通过杠杆转轴固定在装置承台上，位移放大杠杆的中部位于第三限制槽内，且第三限制槽固定在所述装置承台上，使位移放大杠杆只能旋转； 所述位移放大杠杆远离所述杠杆转轴的一端即长臂端的上侧安装所述光电传感器，位移放大杠杆靠近杠杆转轴的一端即短臂端与所述位移传动杆通过接触轴进行点接触，且位移传动杆顶端安装有第二限制槽； 所述位移传动杆的中部两侧安装有第一限制槽，且第一限制槽固定在装置承台上，保持位移传动杆只能沿竖向轴线移动。4.根据权利要求3所述的一种机电式裂缝感知器，其特征在于，所述机械式裂缝放大器工作时，待测结构的裂缝或潜在裂缝的一侧固定在所述位移传动杆端头固定点，另一侧固定在所述装置承台上； 当裂缝发生变化时，所述位移传动杆在竖向轴线方向移动时，固定在位移传动杆上的接触轴接触位移放大杠杆，带动位移放大杠杆旋转，当裂缝宽度增大时，所述位移放大杠杆沿着顺时针方向，裂缝宽度减小时，所述位移放大杠杆逆时针转动。5.根据权利要求3所述的一种机电式裂缝感知器，其特征在于，设H1为裂缝宽度，L1为短臂长，L2为长臂长，H2为光电传感器感知到的位移状态，H1/H2 = L1/L2, HI = L1*H2/L2o6.根据权利要求1或2所述的一种机电式裂缝感知器，其特征在于，所述机械式裂缝放大器为两级或三级连续放大。7.根据权利要求1或2所述的一种机电式裂缝感知器，其特征在于，所述光电传感器为对射式或反射式。8.根据权利要求2所述的一种机电式裂缝感知器，其特征在于，所述外部接口为RFID接口，以实现无线传输。
【专利摘要】本发明公开了一种机电式裂缝感知器，包括控制模块、编码器和裂缝放大感知模块，以及显示模块和/或外部接口。控制模块分别连接所述编码器、显示模块与外界接口(可接RFID)；裂缝放大感知模块包括光电传感器和机械式裂缝放大器。机械式裂缝放大器可以将微小裂缝宽度放大，放大后的裂缝宽度经由光电传感器感知，再经编码器传送到控制模块；控制模块用于接收编码器传输的数据，并处理后传输至外部接口，同时传输至显示模块显示。将本发明置于待测结构部位，借助裂缝放大和实时感知，并将数据传输给外部接口，本发明能方便现场管理人员实时、自动、高精度地了解监测结构的开裂裂缝状态，从而减少事故隐患，同时设备成本低，经济效益好。
【IPC分类】G01B11/02
【公开号】CN105352440
【申请号】CN201510897606
【发明人】赵挺生, 周炜, 朱水元, 王啸, 王兵, 刘 文, 张勇, 张力, 梁江波, 胡敏, 李亚平
【申请人】华中科技大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月7日