钢丝张拉力检测仪器制造技术

本发明专利技术是一种新的钢丝张拉力检测仪器。本发明专利技术提出一种新的测力器的夹紧机构、起振机构，具有新的全数字式采样保持电路和计算参数变换电路，且通用于冷拔低碳钢丝、低合金（中强）钢丝和碳素（高强）钢丝φ３、φ４、φ５的全部预应力值范围。在钢丝总长≥２ｍ，长线台座、短线模外张拉或钢丝分层布置等工况，直接一次显示钢丝张拉力值，测力误差≤１．５％。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是基于振频法原理的测力仪器，瞬时引发钢丝起振，在其自由衰减振动的过程中测取振动基频，经本仪器计算并显示出钢丝所受的张拉力值。本仪器用于建筑工程或建筑预制构件生产中，钢丝经张拉并两端锚固后，测取其张拉力值。在预应力混凝土结构的质量控制和管理中，预应力值符合设计要求是一个重要的环节。与本专利技术最为接近的国内外技术，振频法原理的预应力检测仪器，见对比文件1、2、3。对比文件1AⅡ-12型频率计(Частотн й ириóор AⅡ-12)，С.И.НОГИН，В.С.ГОЛОБОрОБКО，《БЕТОН И ЖЕЛЕЗОБЕТОН》，1985，№3，39-40页。对比文件1描述的在先技术是AП-12型频率计，其测周误差≤±1%，采用了先测取振动周期，然后由计算式算出应力的程式。为AП-12型为值定度的校验台实施校验时，被测的钢丝、钢筋和钢绳的长度L≥3m;由测周算出的应力测量误差≤4%。我国标准GB 204-23第3条第2项规定，钢丝预应力允差5%。当检测仪器测力误差为4%时，检测出的力值对照预应力设计值，判断其合格与否时，能够肯定合格的范围仅±1%，不能肯定的范围达16%，其余则肯定为不合格。见附图说明1。由附图1可见，由于肯定合格范围过小，将有一部分合格的预应力构件不能得到肯定，使经济上造成损失。而且在预应力构件生产工艺中有部分产品的制造工艺使检测条件限于钢丝总长＜3m。此外，现场检测预应力值要求尽快得出力值，以便调整张拉力，上述先测取频率或周期，然后查对图表或计算的测力程式，在实用上工效低，误差大。本专利技术测力误差≤1.5%，可以从仪器的显示屏直接读出张拉力值，被测钢丝总长≥2m。对比文件2高精度直接显示强劲弦张(拉)力的测力电路，GK35103735。对比文件2所描述的电路，在实时测频的采样时间达3秒的前提下，提高计数精度。当钢丝张拉力不大，钢丝振频衰减慢的情况是可以实现的。例如，测力器跨距60cm，直径φ5钢丝张拉力7.2～10KN，测取有效振频的时间将持续10秒以上。但张拉力为23.5KN时，在同等测试条件下的持续时间不超过1.5秒。可知，钢丝张拉力增大后，对比文件2所描述的电路不能正常采样。除上述采样时间的问题外，对比文件2所描述的电路的计算时间也不能满足钢丝张拉力增大后进行实时计算的要求。理由如下张拉力范围小，例如，7.2～10KN，其力频函数用N＝A0+A1f拟合，可以满足测力精度的要求。而张拉力增大，测力范围相应增大后，则必须用N＝A0+A1f+A2f2拟合，才满足测力精度要求。例如，测力范围7.2～23.5KN，用N＝A0+A2f拟合，其理论计算的测力误差＞3%，制成仪器的测力误差至少＞4%，用N＝A0+A1f+A2f2拟合，理论计算的测力误差＜0.1%，试制仪器的测力误差约1%。在对比文件2所提及的便携式钢丝测力仪中进行实时计算N＝A0+A1f的时间不大于2秒;而以相同原理的电路计算N＝A0+A1f+A2f2的时间不小于5秒。因此，当有效振频持续时间不超过1.5秒，则对比文件2所描述的电路不能完成实时计算，总之，由于采样时间和计算时间的要求，对比文件2所描述的电路不适用于钢丝张拉力增大后的条件。我国建筑、铁路和交通等工程中，用作预应力筋的钢丝有冷拔低碳钢丝和各种碳素(高强)钢丝，以及新发展的低合金(中强)钢丝。国外用作预应力筋的钢丝仅高强钢丝。以φ5为例，低碳冷拔钢丝的张拉力范围实用7.2～10KN;而高、中强钢丝为7.2～23.5KN。对比文件2所描述的电路仅适用于冷拔低碳钢丝，而本专利技术的电路可用于上述各类钢丝。对比文件3便携式振频法快速测力仪器，GK35103739。对比文件3所描述的测力器采用了蓄能弹簧式击振机构;在夹紧体下端有橡皮弹性件吸收击振的反射波;连杆机构、偏心轴滑块机构夹紧钢丝;一个小锤设置在钢丝跨长中心的一侧击振钢丝。采用蓄能弹簧式击振机构，在操作时用手压下蓄能弹簧的力需使测力器置于地面或某一承力平面上，才能把弹簧压紧;橡皮弹性件也需要置于地面或某一承力平面上才能实现吸收反射波的作用。因此这种机构的测力器仅适用于长线台座的张拉工艺中。而在短线模外张拉工艺中，由于钢丝总长甚短、刚性大，橡皮弹性件所占用的高度尺寸造成钳口不能夹紧钢丝而又保持钢丝原有的受力状态。此外，实际预应力构件的配筋工况中，有分层配置钢丝或钢丝力离承力平面甚远的情况，皆使对比文件3描述的测力器不能应用。采用偏心轴滑块机构夹紧钢丝时，如偏心尺寸一定，则滑块行程一定，在钢丝直径变化时，需外加垫铁，以补偿直径的增减数值。这使测力操作附加了工作量。采用击振小锤布置于钢丝跨长中心的一侧，由于击振点对跨长内钢丝基频的驻波节点不相应，所以在击振后钢丝的动力响应过程中增加了一个附加因素，使稳定基频出现需要的过渡时间增长。虽然这对钢丝张拉力不大、振幅衰减慢的情况下不致产生显著影响，但在钢丝张拉力甚大、振幅衰减甚快时，过渡时间增长将占用测频时间，使可测取稳定基频的时间缩短，降低了测力器适用的工况范围。总之，上述对比文件1、2、3所描述的在先技术均未能同时实现1、钢丝总长≥2m，钢丝分层布置、钢丝距承力平面甚远或短线模外张拉工艺;2、钢丝张拉力在全部实用范围内(包括φ3、φ4、φ5各类钢丝);3、检测钢丝张拉力的误差≤1.5%;4.直接显示张拉力值。但本专利技术可以同时实现上述全部要求。本仪器的测力器还附有检测钢丝直径的功能，以便在现场直接修正直径偏差的影响;且当被测钢丝直径变化时，无需调整垫铁等附加操作。本仪器包括测力器和计算显示器两部分。实现本专利技术的测力器的构造见附图说明2、附图3;测力器的主体是面板1，各部机构安装在面板1上。实现本专利技术的计算显示器的电路见附图4、附图5。附图6在附图2、3中1-测力器面板，2-夹紧器的旋转手柄，3-检测钢丝直径的刻度圈，4-差动螺纹的螺套，5-差动螺纹的螺杆，6-上钳口，7-下钳口，8-被测钢丝，9-左侧吸振杆，10-传感器，11-右侧吸振杆，12-五芯屏蔽电缆接头，13-起振信号开关，14-信号开关压块，15-吸振手把，16-吸振磁钢，17-保磁衔铁，(标记2-7在附图2右侧对称处同有)测力器工作如下将被测钢丝3置于上、下钳口6、7之间，其跨距为60cm，旋动旋转手柄2，带动螺套4旋转，且使螺杆5作直线运动，压下螺杆5下端的上钳口6，于是钢丝8被夹紧于上、下钳口6、7之间。差动螺纹起了放大力的作用。且由于差动螺纹的减速作用，手柄2旋转一圈的螺杆2行程仅是螺距的几分之一，因而提高了分辩率。利用这一特点，可由检测钢丝直径的刻度圈3用对比法检测钢丝直径。由于螺旋机构作直线运动，行程大小可变。当钢丝直径变化时，不必附加垫铁调整。钢丝8被压紧后，先轻轻地推下吸振手把15，使左右吸振杆9、11下端贴压在被测钢丝8上，再拎起吸振手把15，直至被保磁衔铁17阻挡并吸合。于是钢丝8起振，作自由衰减振动。上述起振的机理分为三部分1、贴压在钢丝8上的外加负荷卸去;2、吸振磁钢16经左右吸振杆9、11和钢丝8形成的磁路在左右吸振杆9、11与钢丝8之间被拆开而产生对钢丝的吸力;3、吸振杆上端撞击保磁衔铁17时使测力器受到冲击而产生的振动经钳口传递给钢丝8。由于左右吸振杆9、11分布于钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于振频法原理的钢丝预应力检测仪器，它包括有短跨距（６０ｃｍ）测力器和计算显示器，其特征在于其测力器包括有：ａ、差动螺旋式夹紧机构；ｂ、用比较法检测钢丝直径的刻度圈；还包括有左右对称的起振机构，其中：ｃ、预压钢丝，突然卸载起 振机构；ｄ、带有永久磁铁的吸振杆起振机构；ｅ、用敲击测力器本身，使振动由夹紧机构传递给钢丝的起振机构；其计算显示器中包括有：ｆ、全数字式高精度采样保持电路，它在不切断电源的情况下，可长期保存振频信息，数值不变；其计数器将采用五位 ，采样保持器采用四位，用调整倍频数ｎ的方法使计数器满位，但不溢出，保持振频信息精度不低于０．１％，如增加数位，还可使精度进一步提高；采样保持时，可以通用计算Ｎ＝Ａ↓〔０〕＋Ａ↓〔１〕ｆ＋Ａ↓〔２〕ｆ↑〔２〕时的主门，计数器等电路，仅需保持数值本身的电路；采样时间不大于１秒。ｇ、计算参数变换电路，它在进行频率函数Ｎ＝Ａ↓〔０〕＋Ａ↓〔１〕ｆ＋Ａ↓〔２〕ｆ↑〔２〕的逐项计算时，振频ｆ的信号包含在矩形波中输入主门；设定ｎ、ｆ↓〔１〕、ｆ↓〔２〕等辅助参数，达到用带有系数的类似测 周的方法实现频率ｆ的多项式计算；设计时依据实际频段和精度要求选定数位及ｎ、ｆ↓〔１〕、ｆ↓〔２〕等辅助参数，实现电路简化，又符合精度要求。...

【技术特征摘要】
一种基于振频法原理的钢丝预应力检测仪器，它包括有短跨距(60cm)测力器和计算显示器，其特征在于其测力器包括有1、差动螺旋式夹紧机构；2.用比较法检测钢丝直径的刻度圈;还包括有左右对称的起振机构，其中3.预压钢丝，突然卸载起振机构;4.带有永久磁铁的吸振杆起振机构;5.用敲击测力器本身，使振动由夹紧机构传递给钢丝的起振机构;其计算显示器中包括有6.全数字式高精度采样保持电路。它在不切断电源的情况下，可长期保存振频信息，数值不变;其计数器将采用五位，采样保持器采用四位，用调整倍频数n的方法使计...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱润枢，
申请(专利权)人：浙江省建筑科学研究所，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]