[发明专利]光电式应力计

说明书

技术领域

本发明涉及应力计领域，具体为一种用于工程中监测构筑物内部应力变化的光电式应力计。

背景技术

目前，在工程中广泛应用的是振弦式应力计，由于这种应力计在实际测量时需要先从外部设备（读数仪）输送激励电能，之后再采集测量数据，其不足之处在于，电能功耗较大，采集周期较长，不适合用在系统化、自动化采集站点作为测量装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种光电式应力计，以克服现有技术存在的不足。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

光电式应力计，其特征在于：包括有直管状的应变管，所述应变管一侧内壁上通过刚性关联安装有两应变座，两应变座构成的直线与应变管轴向平行，两应变座分别沿应变管径向伸入应变管中且长度不同，其中长度较长的应变座座端安装有短导杆，所述短导杆与应变管轴向平行并指向长度较短的应变座，长度较短的应变座座端安装有长导杆，所述长导杆与应变管轴向平行并指向长度较长的应变座，且长导杆杆端延伸至短导杆下方，所述短导杆、长导杆之间设置有应变轴，所述应变轴的圆周曲面分别与长、短导杆相切且在切点处分别柔性关联，应变轴上连接有与应变管轴向平行并向长度较短的应变座延伸的连杆，连杆杆端安装有遮光板，还包括有光电采集模块，所述光电采集模块由光源、凸透镜、分光镜、基准光敏管、测量光敏管、基准光阑、测量光阑构成，其中光源的光出射光路上依次设置凸透镜、分光镜，分光镜反射光光路上依次设置基准光阑、基准光敏管，分光镜透射光光路上依次设置测量光阑、测量光敏管，所述连杆杆端安装的遮光板伸入分光镜与测量光阑之间并部分遮挡测量光阑。

所述的一种光电式应力计，其特征在于：所述光源、凸透镜、分光镜、基准光敏管、测量光敏管、基准光阑、测量光阑封装于一个盒体内。

所述的一种光电式应力计，其特征在于：所述光源采用高相干性发光二极管，基准光敏管、测量光敏管分别采用高线性光敏二极管。

所述的一种光电式应力计，其特征在于：所述应变管内还设置有印刷电路板，印刷电路板上内置电路模块，所述电路模块包括MCU构成的微处理器单元、分别接入微处理器单元的差分放大器和模数转换器、接入微处理器单元和模数转换器的通用串行接口，所述光电采集模块中光源接入微处理器单元，基准光敏管、测量光敏管分别接入差分放大器，微处理器单元向光源发出控制信号，测量光敏管、基准光敏管的输出信号依次经过差分放大器、模数转换器后，通过通用串行接口输出。

所述的一种光电式应力计，其特征在于：所述电路模块还包括电源管理模块、电池，所述电池供电至微处理器单元，微处理器单元通过电源管理模块管理电池。

所述的一种光电式应力计，其特征在于：所述电路模块中，通用串行接口上连接有输出电缆，应变管侧壁上开有供输出电缆引出的出线孔。

所述的一种光电式应力计，其特征在于：所述应变管两端管口内壁分别加工有内螺纹，且应变管两端管口中分别安装有密封应变管的堵头。

本发明测量原理如下：

在工程实践中，应变管受到外部机械力场的作用，会产生轴向压缩或拉伸的位移形变，通过长、短导杆及应力轴构成的相向搓动机构将位移形变数据进行采集并转换，可转化为相应的角形变，再通过连杆将角形变放大，并联动其控制光敏管的受光通量，从而获取与应变管位移形变同步的线性变化电量，将该变化电量放大处理后通过电缆输出，即为应力测量数据。

本发明设计了一种新的、光机电一体化应力测量机构，并通过嵌入的微电子系统实现采集数据的自动化操作，具有实时测量、电耗极低和采用国际标准接口输出数据的优点。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明相向搓动机构原理示意图。

图3为本发明光电采集模块原理示意图。

图4为本发明电路模块原理框图。

图5为本发明光电采集模块封装示意图。

具体实施方式