[发明专利]一种将外力测量转化为内力测量的测力方法及其测力装置

说明书

本发明公开了一种将外力测量转化为内力测量的测力方法及其测力装置，包括顶板、底板、可更换的弹性承力杆件以及测力传感器，可更换的弹性承力杆件设置为若干个且均匀地垂直分布在所述顶板和底板之间，顶板和底板的同一侧均开有通孔，测力传感器的末端连接有第一螺杆，第一螺杆的另一端嵌入底板上的通孔内并用两个锁紧螺母固定，测力传感器的顶端连接有第二螺杆，第二螺杆的另一端嵌入顶板上的通孔内并用两个锁紧螺母固定。本发明利用了外荷载作用下内力主要依据各构件刚度分配的原理，将外荷载的测量转化成了结构内力的测量，增大了既有测力传感器的使用范围。与现有技术相比，本发明制作加工简单，测试方法简单易行，操作方便。

技术领域

本发明涉及工程技术领域，特别是一种将外力测量转化为内力测量的测力方法及其测力装置。

背景技术

测力传感器通常将力转换为正比于作用力大小的电信号，使用方便。在所有力传感器中，应变式传感器应用最为广泛，能应用于从极小到很大的动静态力的测量，且测量精度高。测力传感器尤其是柱形应变式传感器广泛用于工程实际荷载测量中，其在弹性范围内承担的外力与变形成正比关系，然而任何测力原件的弹性都是相对的，一般只在一定范围内成线性关系，超过弹性极限则应力应变关系为曲线，因而任何测力传感器都是具有一定量程的，超过该量程一定范围虽然有电信号反馈，但已不能满足测试精度，无法进行有效测试，甚至可能会出现损毁测试传感器的情况。由于工程实际荷载的多样性，为准确测量不同的外荷载需采用不同量程的传感器，为此，中国专利申请号：201020544369.6开发了一种组合式传感器测力装置，通过将三个标准传感器并联使用的方式，可以很好地解决大量程检测困难的问题。然而，该方法仍然需要多个小量程传感器进行并联。结构力学中，外荷载作用下各杆件内力按刚度进行分配的原理，可用于开发一种将外力测量转化为内力测量的测力装置，充分利用已有的具有特定量程的测力传感器测试量程范围以外的测量值。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术问题的不足，提供一种将外力测量转化为内力测量的测力方法及其测力装置，通过既有测力传感器和辅助弹性元件组合形成测试系统，以满足不同测力需求，能够及时有效地满足工程现场的测试需求，而无需为了特定的测试目的而采购新的传感器。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种将外力测量转化为内力测量的测力方法，包括以下步骤：

1）对待进行测量的外荷载进行估算，确定测量外荷载所需的量程；

2）在用于测量外荷载的测力装置中嵌入测力传感器，使得外荷载不直接由测力传感器全部承担，测力传感器仅承担其中转换的一部分内力；

3）安装完成后，采用已知重量的重物或者荷载对整个测力装置进行标定；

4）将外荷载作用在测力装置上，通过读取测力传感器读数并与标定时的已知重量的重物的重量进行比例换算得到外荷载的大小以完成将外荷载转换成内力来进行测量的目的。

一种将外力测量转化为内力测量的测力装置，包括顶板、底板、可更换的弹性承力杆件以及测力传感器，所述可更换的弹性承力杆件设置为若干个且均匀地垂直分布在所述顶板和底板之间，所述顶板和底板的同一侧均开有通孔，顶板和底板的通孔相对应，测力传感器的末端连接有第一螺杆，第一螺杆的一端用锁紧螺母与测力传感器的末端连接，所述第一螺杆的另一端嵌入底板上的通孔内并用两个锁紧螺母固定，所述测力传感器的顶端连接有第二螺杆，第二螺杆的一端用锁紧螺母与测力传感器的顶端连接，所述第二螺杆的另一端嵌入顶板上的通孔内并用两个锁紧螺母固定。

进一步的，所述可更换的弹性承力杆件的两端设有外螺纹，可更换的弹性承力杆件的一端贯穿顶板、另一端贯穿底板，可更换的弹性承力杆件的一端用两个螺栓固定在顶板内、可更换的弹性承力杆件的另一端用两个螺栓固定在底板内。