一种机电式裂缝感知器制造技术

本实用新型专利技术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。将本实用新型专利技术置于待测结构部位，借助裂缝放大和实时感知，并将数据传输给外部接口，本实用新型专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于工程测量领域，更具体地，涉及一种机电式裂缝感知器。
技术介绍
混凝土、砌体等建筑结构在建设和使用过程中均会出现不同程度、不同形式的裂缝，结构物裂缝扩展会引起渗漏、保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化等现象，从而影响结构正常使用和安全。裂缝监测是评估裂缝危害程度的重要手段，而裂缝具有时空随机性的特点，常规的裂缝监测大多依赖于技术人员手持设备进行定期检测，难以实现结构裂缝的全面、长期、实时自动监测。此外，由于裂缝宽度的数值很小，通常都在0.01mm到0.1mm级别，常规测量手段无法做到精确测量。能够长期实时以较高精度测量裂缝的设备通常是基于图像式的，设备费用很高。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种机电式裂缝感知器，其成本低，经济效益高，用于结构物的裂缝宽度或位移高精度、自动、实时监测。为实现上述目的，本技术提供了一种机电式裂缝感知器，其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。作为上述技术方案的改进，该机电式裂缝感知器还可以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；外部接口为RFID接口，以实现无线传输。作为上述技术方案的进一步改进，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。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。所述裂缝宽度H1等于L1*H2/L2，其中，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。所述机械式裂缝放大器可以为两级或三级连续放大；所述光电传感器为对射式或反射式。本技术提供的机电式裂缝感知器能够高精度地实时监测0.01mm到1mm级别的裂缝。具体而言，本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1)本技术的机械式裂缝放大器能够放大待测的微小裂缝，因此具有高精度测量作用；2)本技术的单级或多级杠杆放大原理可以对微小位移进行高精度有效放大；3)本技术的光电传感器能够实时感知经机械式裂缝放大器放大后的裂缝宽度信息，因此具有长期、实时自动监测作用；4)本技术对于生产过程中的工程结构物的裂缝能够实时高精度对裂缝发展进行监测，对于安全生产监测有重大意义。附图说明图1为机电式裂缝感知器总体结构示意图；图2为单级机械式裂缝放大器的平面图；图3为单级机械式裂缝放大器的左视图；图4为单级机械式裂缝放大器的右视图；图5为单级杠杆放大原理示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：其中A1、A2、A3-第一至第三限位槽，B-位移放大杠杆，C-位移传动杆，D-杠杆转轴，E-接触轴，F-光电传感器，G-装置承台，1-位移传动杆端头固定点。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本技术实例提供的裂缝感知器的总体结构如图1所示，它包括裂缝放大感知模块、编码器和控制模块,还可以包括显示模块和/或外部接口；裂缝放大感知模块通过编码器与控制模块相连，控制模块还分别连接显示模块与外部接口。控制模块可以采用微处理器或DSP等器件实现。裂缝放大感知模块用于检测待测结构的裂缝的物理参数，包括譬如裂缝宽度等，并将裂缝状态信息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(即利用接收的数据除以放大倍数)后传输至外部接口，同时/或传输至显示模块显示。外部接口用于信息的传输，如采用RFID实现无线传输，显示模块可以在装置上直接显示。裂缝放大感知模块包括光电传感器F和机械式裂缝放大器。光电传感器F可以采用对射式，反射式等各种类型。机械式裂缝放大器采用杠杆原理单级或多级机械放大实际的裂缝。机械式裂缝放大器采用杠杆原理，以短臂输入待测的裂缝宽度，长臂端输出经放大后的裂缝宽度值。放大倍数为：长臂长/短臂长，当一级放大不足时可进行两级或三级连续放大。如图2所示，单级机械式裂缝放大器主要包括位移放大杠杆B和位移传动杆C。位移放大杠杆B通过杠杆转轴D固定在装置承台G上，位移放大杠杆B的中部位于第三限制槽A3内，且第三限制槽A3固定在装置承台G上，保持位移放大杠杆B只能旋转(如图2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。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，且位移本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：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(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42