一种高层建筑表面风压测试系统

1.本实用新型涉及风压检测技术领域，尤其是一种高层建筑表面风压测试系统。


背景技术：

2.现有高层建筑结构模型风洞试验由于风速等因素的限制，风洞边界层中雷诺数模型规律并不满足。建筑结构模型风洞试验是否可以准确反映实际建筑风效应，需要经过建筑表面风压的现场实测才能够确定。传统的建筑表面风压测试多用微差压传感器进行现场测试，该方法在每个测点均需布置一个微差压传感器，所需成本高，且在极端恶劣天气，如台风暴雨下，容易使传感器孔洞堵塞，造成测试结果不准确。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种结构简单、成本低廉、测量精度高的高层建筑表面风压测试系统。
4.本实用新型所采取的技术方案是：
5.一种高层建筑表面风压测试系统，包括：
6.多个风压测试片，所述风压测试片包括压电薄膜层、数据转换层以及信号发送层，所述压电薄膜层的输出端通过所述数据转换层连接至所述信号发送层的输入端；
7.测试片读取器，所述测试片读取器的输入端与所述信号发送层的输出端连接；
8.信号处理模块，所述信号处理模块的输入端与所述测试片读取器的输出端连接。
9.进一步，所述风压测试片为圆柱体薄片结构，所述压电薄膜层、所述数据转换层以及所述信号发送层依次沿圆柱体轴向设置。
10.进一步，所述风压测试片的侧面设有绝缘壳体，所述压电薄膜层、所述数据转换层以及所述信号发送层均设置于所述绝缘壳体内。
11.进一步，所述数据转换层包括a/d转换器，所述a/d转换器用于将模拟电压信号转换为数字信号。
12.进一步，所述信号发送层包括第一通信模块，所述测试片读取器包括第二通信模块，所述第一通信模块与所述第二通信模块无线通信连接。
13.进一步，所述高层建筑表面风压测试系统还包括显示模块，所述显示模块的输入端与所述信号处理模块的输出端连接。
14.本实用新型的有益效果是：高层建筑表面风压测试系统包括多个风压测试片、测试片读取器以及信号处理模块，在使用时将风压测试片靠近信号发送层的一侧固定于待测高层建筑外表面上的各个测点，风压作用于位于风压测试片另一侧的压电薄膜层，通过压电效应产生模拟电压信号，然后经由数据转换层将模拟电压信号转换为数字信号，再通过信号发送层发送至测试片读取器，进而通过测试片读取器将多个风压测试片的数字信号传输至信号处理模块，从而通过信号处理模块计算得到高层建筑外表面各个测点的风压数据。本实用新型结构简单、成本低廉，避免了现有技术中因传感器孔洞堵塞造成测试结果不
准确的问题，且具有一定的抗风性和抗雨性，在各种天气条件下均能安全稳定地进行风压测试，提高了测量精度。
附图说明
15.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
16.图1为本实用新型实施例提供的一种高层建筑表面风压测试系统的结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例提供的风压测试片的结构示意图；
18.图3为本实用新型实施例提供的一种高层建筑表面风压测试系统在建筑结构表面的安装示意图。
19.附图标记：
20.101、压电薄膜层；102、数据转换层；103、信号发送层；104、绝缘外壳。
具体实施方式
21.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
22.参照图1，本实用新型实施例提供了一种高层建筑表面风压测试系统，包括：
23.多个风压测试片，风压测试片包括压电薄膜层、数据转换层以及信号发送层，压电薄膜层的输出端通过数据转换层连接至信号发送层的输入端；
24.测试片读取器，测试片读取器的输入端与信号发送层的输出端连接；
25.信号处理模块，信号处理模块的输入端与测试片读取器的输出端连接。
26.具体地，高层建筑表面风压测试系统包括多个风压测试片、测试片读取器以及信号处理模块，风压测试片包括压电薄膜层、数据转换层以及信号发送层，压电薄膜层用于将高层建筑表面测点的风压转化为模拟电压信号，数据转换层用于将模拟电压信号转换为数字信号，信号发送层用于将数字信号传输至测试片读取器。在使用时将风压测试片靠近信号发送层的一侧固定于待测高层建筑外表面上的各个测点，风压作用于位于风压测试片另一侧的压电薄膜层，通过压电效应产生模拟电压信号，然后经由数据转换层将模拟电压信号转换为数字信号，再通过信号发送层发送至测试片读取器，进而通过测试片读取器将多个风压测试片的数字信号传输至信号处理模块，从而通过信号处理模块计算得到高层建筑外表面各个测点的风压数据。本实用新型实施例结构简单、成本低廉，避免了现有技术中因传感器孔洞堵塞造成测试结果不准确的问题，且具有一定的抗风性和抗雨性，在各种天气条件下均能安全稳定地进行风压测试，提高了测量精度。
27.可选地，信号处理模块可根据获取的高层建筑表面各个测点的风压数据，结合神经网络技术，得到待测高层建筑表面的风压系数。
28.参照图2，进一步作为可选的实施方式，风压测试片为圆柱体薄片结构，压电薄膜层101、数据转换层102以及信号发送层103依次沿圆柱体轴向设置。
29.本实用新型实施例中，风压测试片采用圆柱体薄片结构，一方面保证了压电薄膜
层101的受力面积，有利于高层建筑表面风压的检测，另一方面提高了风压测试片的结构稳定性，避免风压测试片在安装在接住高层建筑表面时由于风力过大或雨雪等天气因素的影响而脱落。
30.参照图2，进一步作为可选的实施方式，风压测试片的侧面设有绝缘壳体104，压电薄膜层101、数据转换层102以及信号发送层103均设置于绝缘壳体104内。
31.具体地，本实用新型实施例通过绝缘壳体104可以对内部的压电薄膜层101、数据转换层102以及信号发送层103起到很好的保护作用，避免压电效应产生的电能流失。
32.进一步作为可选的实施方式，数据转换层102包括a/d转换器，a/d转换器用于将模拟电压信号转换为数字信号。
33.进一步作为可选的实施方式，信号发送层103包括第一通信模块，测试片读取器包括第二通信模块，第一通信模块与第二通信模块无线通信连接。
34.本实用新型实施例中，风压测试片通过信号发送层103和测试片读取器无线通信连接，具体可以通过4g或5g网络进行通信，也可以通过wi fi进行通信。
35.参照图1和3，进一步作为可选的实施方式，高层建筑表面风压测试系统还包括显示模块，显示模块的输入端与信号处理模块的输出端连接。
36.具体地，显示模块用于显示经信号处理模块处理得到的高层建筑表面各测点的实际风压值。
37.可选地，信号处理模块还可以根据各个风压测试片的位置信息(包括海拔高度)和采集到的各测点的风压值对待测高层建筑表面的风压分布情况进行分析，具体可根据多个测点的数据采用神经网络进行模型训练，从而可以得到整个建筑表面的风压系数等关键参数，最终在显示模块上显示。
38.以上对本实用新型实施例的结构进行了说明，可以理解的是，本实用新型实施例相较于现有的相关技术而言，还具有以下优点：
39.(1)本实用新型实施例的高层建筑表面风压测试系统原理简单，操作方便，成本适中，适合中小型科研院或者高校的科研投入使用；
40.(2)本实用新型实施例的高层建筑表面风压测试系统能够在一定程度上取代微差压传感器的使用，采集频率不容易失真，且风压测试装置能够防风防雨，避免了在使用的过程中损坏。
41.(3)本实用新型实施例的高层建筑表面风压测试系统能够设置大量风压测试片用于采集建筑表面各个位置的风压数据，便于后续结合神经网络技术进行机器学习，从而更精准地获取建筑表面风压系数等关键参数，以利于后续研究。
42.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
43.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指
明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
44.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
45.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
46.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
47.以上对本实用新型的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。