用于核电穹顶混凝土应变传感器安装多自由度校准系统及校准方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于核电穹顶混凝土应变传感器安装多自由度校准系统，包括安装箱、第一刻度盘、第一校准标尺、第三刻度盘、滑轨、安装支架和重锤。第一刻度盘设置在安装箱一侧面上，第一校准标尺设置在安装箱顶面上并与第一刻度盘配合使用；重锤悬挂于安装箱顶面中心；具有空气泡的第三刻度盘设置于安装箱顶面，第三刻度盘两侧分别设置滑轨，每条滑轨上均设可沿其移动并用于安装应变传感器的安装支架。该校准系统不受空间及信号影响，能够确保应变传感器精准指向核电安全壳穹顶圆心，保证穹顶区域应变监测的准确性，有效保证后期核电预应力长期损失的数据有效性，为后期核电定期安全审查提供可靠的数据库，可以实时拆卸，适用于建筑结构中较为狭窄的区域及大型复杂结构中。筑结构中较为狭窄的区域及大型复杂结构中。筑结构中较为狭窄的区域及大型复杂结构中。

【技术实现步骤摘要】
用于核电穹顶混凝土应变传感器安装多自由度校准系统及校准方法


[0001]本专利技术属于土木工程中的结构监测
，具体涉及一种用于核电穹顶混凝土应变传感器安装多自由度校准系统及校准方法。

技术介绍

[0002]在土木工程领域，经常使用埋入式混凝土应变计测量混凝土结构的应力应变，其被广泛应用在工业建筑、民用建筑、隧道、基坑、边坡、大坝等工程领域。
[0003]核电站安全壳结构需要监测安全壳结构在验收试验和运行过程中的应力变形状态，评估预应力长期损失。核电站安全壳结构的应变测点一般布置在底板、张拉廊道及与底板结合处、筒体区域、穹顶区域以及设备闸门区域。核电站安全壳结构穹顶区域应变测点的监测方位为环向(切向)、径向、竖向(或经向)，其中穹顶区域应变测点径向传感器在安装时因需要指向穹顶圆心，但由于核电安全壳钢筋布置密集、现场环境复杂及空间受限，现场安装时可以定位标高但安装角度无法精准指向圆心，故根据现场实际需要专利技术一种用于核电穹顶混凝土应变传感器安装多自由度校准系统，使应变传感器能够精准指向核电穹顶圆心，以保证穹顶区域应变监测的准确性。
[0004]现有技术中，核电领域中应变传感器安装多自由度校准装置是行业领域的空白。
[0005]工业民用建筑工程利用全站仪确定混凝土应变传感器位置，但是此方法需要占用空间大，在很多结构狭窄区域此装置无法满足要求。
[0006]测量工程中，在小角度的高精度测量领域内，广泛采用光学方法进行测量，例如光学分度头法、多面棱体法、衍射法、自准直法、光线法、声光调制法、光学内反射法、激光干涉法、环形激光法等，但是此类方法测量量程小、成本高，其结构也相对复杂。
[0007]摄影行业中，光栅投影三维形貌测量通过对实验室工业相机多组拍摄进行标定，仅能通过夹具装夹标定板的位置进行简单调节，难以对标定板进行稳定装夹。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种用于核电穹顶混凝土应变传感器安装多自由度校准系统，解决了传统安装方法不稳定、干扰性较大、占用空间较大及成本高的问题，确保应变传感器能够精准指向核电安全壳穹顶中心，保证穹顶区域应变监测的准确性。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术的第一方面，提供一种用于核电穹顶混凝土应变传感器安装多自由度校准系统，其特征在于，该校准系统包括：安装箱、第一刻度盘、第一校准标尺、第三刻度盘、滑轨、安装支架以及重锤；其中，所述第一刻度盘设置在所述安装箱的一侧面上，所述第一校准标尺设置在所述安装箱顶面上并与所述第一刻度盘配合使用，所述重锤悬挂于所述安装箱的顶面中心；具有空气泡的所述第三刻度盘设置于所述安装箱顶面，所述第三刻度盘的
两侧分别设置所述滑轨，每条所述滑轨上均设有可沿其移动并用于安装应变传感器的所述安装支架。
[0011]进一步地，所述第三刻度盘安装在所述安装箱的顶面中心处，所述空气泡位于所述第三刻度盘的中心。
[0012]进一步地，两条所述滑轨对称地设置于所述第三刻度盘的两侧，且两条所述滑轨的轴线与所述第一刻度盘的盘面平行。
[0013]进一步地，两个所述安装支架的上端部形状与所述应变传感器两端安装轴的截面形状相适配，所述安装支架与所述应变传感器可拆卸连接。
[0014]进一步地，所述应变传感器与所述第三刻度盘的空气泡位置相对正。
[0015]进一步地，所述第一校准标尺设置在所述安装箱顶面的对称中心线上且与所述第一刻度盘的盘面垂直，所述第一校准标尺与所述第一刻度盘的基点位置及标线位置相重合。
[0016]进一步地，所述第一刻度盘为半圆形。
[0017]进一步地，所述安装箱内还设有用于采集安装数据的数据采集模块、照明灯以及用于向所述数据采集模块和照明灯供电的电源。
[0018]进一步地，所述安装箱、第一刻度盘、第一校准标尺、第三刻度盘、滑轨、安装支架、重锤、数据采集模块及电源一体成型。
[0019]本专利技术的第二方面，还公开了利用上述校准系统对所述应变传感器安装进行多自由度校准的方法，该校准方法包括以下步骤：
[0020](1)首先确定所述应变传感器的安装位置，并根据测点安装标高计算出安装角度θ；
[0021](2)将所述校准系统与应变传感器放置在所安装标高位置，保持所述第三刻度盘的空气泡位置与所述应变传感器方向位置对正，并保证所述第三刻度盘所处平面与穹顶此方位法向切面相垂直；
[0022](3)然后将所述第一校准标尺与所述第一刻度盘基点位置重合且标线位置重合，保证此时观察者的视线与所述第一校准标尺、所述第一刻度盘在同一水平线上；
[0023](4)调整安装箱角度，将所述安装箱以此标高为基准点沿穹顶此方位的法向切面旋转，并始终保持所述第三刻度盘的空气泡位置处于所述应变传感器方向位置上，当所述重锤与基线之间的角度调整至90
°-θ时，保持所述安装箱不动；
[0024](5)通过所述滑轨微调所述应变传感器的位置，将所述应变传感器安装于辅助钢筋上，等待安装结束，再将所述安装支架与所述应变传感器连接拆离，此时所述应变传感器的轴线指向核电安全壳穹顶中心。
[0025]本专利技术的有益技术效果在于：
[0026]本专利技术提供的用于核电穹顶混凝土应变传感器安装多自由度校准系统，因设置安装箱，将应变传感器设置在安装箱上，同时在安装箱内设置刻度盘、核准标尺及重锤，不但解决了传统安装方法不稳定、干扰性较大、占用空间较大的问题，而且减少了现场安装的工作量，有效降低了现场人工成本，同时可以实时拆卸，重复利用，适用于建筑结构中较为狭窄的区域及大型复杂结构。本专利技术的校准方法，能够使混凝土应变传感器精准指向核电安全壳穹顶中心，保证穹顶区域应变监测的准确性。
附图说明
[0027]图1是本专利技术校准系统的结构示意图；
[0028]图2是应变传感器安装角度的计算简图；
[0029]图3是本专利技术校准系统的安装状态示意图；
[0030]图4是本专利技术校准系统的调整状态示意图。
[0031]图中：
[0032]1-安装箱 2-第二刻度盘 3-第一刻度盘 4-滑轨 5-安装支架 6-第三刻度盘 7-电源开关 8-第二校准标尺 9-第二校准标尺 10-应变传感器 11-重锤 O-穹顶圆心
具体实施方式
[0033]下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。
[0034]如图1所示，是本专利技术提供的用于核电穹顶混凝土应变传感器安装多自由度校准系统，该校准系统包括：安装箱1、第一刻度盘3、第一校准标尺9、第三刻度盘6、滑轨4、安装支架5以及重锤11。其中，半圆形的第一刻度盘3设置在安装箱1的一侧面上，第一校准标尺9设置在安装箱1顶面上并与第一刻度盘3配合使用，重锤11悬挂在安装箱1的顶面中心；具有空气泡的第三刻度盘6设置于安装箱1顶面，第三刻度盘6的两侧分别设置滑轨4，每条滑轨4上均设有用于安装应变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于核电穹顶混凝土应变传感器安装多自由度校准系统，其特征在于，该校准系统包括：安装箱(1)、第一刻度盘(3)、第一校准标尺(9)、第三刻度盘(6)、滑轨(4)、安装支架(5)以及重锤(11)；其中，所述第一刻度盘(3)设置在所述安装箱(1)的一侧面上，所述第一校准标尺(9)设置在所述安装箱(1)顶面上并与所述第一刻度盘(3)配合使用，所述重锤(11)悬挂于所述安装箱(1)的顶面中心；具有空气泡的所述第三刻度盘(6)设置于所述安装箱(1)顶面，所述第三刻度盘(6)的两侧分别设置所述滑轨(4)，每条所述滑轨(4)上均设有可沿其移动并用于安装应变传感器(10)的所述安装支架。2.根据权利要求1所述的用于核电穹顶混凝土应变传感器安装多自由度校准系统，其特征在于：所述第三刻度盘(6)安装在所述安装箱(1)的顶面中心处，所述空气泡位于所述第三刻度盘(6)的中心位置。3.根据权利要求2所述的用于核电穹顶混凝土应变传感器安装多自由度校准系统，其特征在于：两条所述滑轨(4)对称地设置于所述第三刻度盘(6)的两侧，且两条所述滑轨(4)的轴线与所述第一刻度盘(3)的盘面平行。4.根据权利要求3所述的用于核电穹顶混凝土应变传感器安装多自由度校准系统，其特征在于：两个所述安装支架(5)的上端部形状与所述应变传感器(10)两端安装轴的截面形状相适配，所述安装支架(5)与所述应变传感器(10)可拆卸连接。5.根据权利要求4所述的用于核电穹顶混凝土应变传感器安装多自由度校准系统，其特征在于：所述应变传感器(10)与所述第三刻度盘(6)的空气泡位置相对正。6.根据权利要求5所述的用于核电穹顶混凝土应变传感器安装多自由度校准系统，其特征在于：所述第一校准标尺(9)设置在所述安装箱(1)顶面的对称中心线上且与所述第一刻度盘(3)的盘面垂直，所述第一校准标尺(9)与所述第一刻度盘(3)的基点位置及标线位置相重合。7.根据权利要求6所述的用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永焕，李吉娃，申彤，荣华，杨林，张海明，耿岩，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司中冶检测认证有限公司，
类型：发明
国别省市：