一种金属结构裂纹实时监控装置制造方法及图纸

一种金属结构裂纹实时监控装置包括多组敏感栅组成的应变片、高精度的A/D转换器、单片机、第一信号灯、第二信号灯、第三信号灯、液晶显示器、蜂鸣器、电源。A/D转换器的一端与应变片的引线相连接，另一端与单片机P1.0口连接。第一信号灯、第二信号灯、第三信号灯分别与单片机P2.3，P2.5，P2.7相连接。液晶显示器与单片机P3口连接。蜂鸣器与单片机P2.0口连接。电源正常工作电压为+5V，接在单片机电源接口。具有应变片分辨力高、误差小、尺寸小、重量轻、成本低、结构简单、连接方便的优点。适用于各种金属结构裂纹的实时监控。

【技术实现步骤摘要】
一种金属结构裂纹实时监控装置
本技术涉及一种金属结构裂纹实时监控装置，特别是涉及一种新型应变片的金属结构裂纹实时监控装置。
技术介绍
机械零件长期在机械载荷、循环载荷、温度载荷、腐蚀环境等条件下，金属的材料会产生疲劳破坏，形成裂纹。只要应力低于临界应力，裂纹扩展到一定程度就会停止。反之，只要应力达到或大于临界应力，裂纹将继续扩展直到破坏。因此，只要能够很好的监测裂纹，在裂纹扩展到临界长度之前将裂纹处理，就可以避免发生事故。目前用到的裂纹检测方法有磁粉检测，涡流技术检测，声发射检测等。声发射检测所具有的高响应速度和高敏感程度等特性，能在构件或板材的早期发现其内部细小缺陷，在辨别和确定裂纹扩展故障的变化方面有着不可比拟的优势，但是成本较高、噪声会造成干扰，实时监控困难。涡流技术检测是利用电涡流特点制作一个传感器，利用电磁感应检测裂纹扩展情况，优势是传感器由许多小探头线圈按照特定的结构密布在平面或曲面上，构成传感器阵列，方便检测复杂表面或大面积金属表面，结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量范围大、抗干扰能力强，特别是有非接触测量的优点。但是被测体中电涡流场作用的深度由频率、材料导电率、导磁率决定。因此如果被测体太薄，将会造成电涡流作用不够，使传感器灵敏度下降。因此在实际使用受到限制。磁粉检测灵敏度高，但是不能定量检测，而且无法实现自动化，操作比较麻烦。另外，有学者提出用电位法监控裂纹，即在有裂纹的金属结构表面通过阳极氧化和热喷涂工艺在铝合金试样表面制备了与金属基体结合紧密的厚度约为3 μ m传感器涂层，然后检测极电位差，从而实时监控裂纹扩展的长度，由于复杂的涂层处理，这种方法不便应用与现场监控，而且传感器结构复杂，连线也很复杂，操作很不方便。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于新型应变片的金属结构裂纹实时监控装置，能够通过应变片信号，在裂纹扩展时进行实时监控，确定裂纹扩展位置，并在危险位置发出报警。由于应变片在多处位置收集信号，能通过不同点的信号确定裂纹长度，避免发生事故。本技术实现上述目的的技术方案是:包括多组敏感栅组成的应变片、高精度的A/D转换器、单片机、第一信号灯、第二信号灯、第三信号灯、液晶显不器、蜂鸣器、电源。A/D转换器的一端与应变片的引线相连接，另一端与单片机Pl.0 口连接。第一信号灯、第二信号灯、第三信号灯分别与单片机P2.3，P2.5，P2.7 口相连接。液晶显示器与单片机P3 口连接。蜂鸣器与单片机P2.0 口连接。电源正常工作电压为+5V，接在单片机电源接口。本技术的优点:1.应变片分辨力高，能测出极微小的应变，如1-2微应变。误差较小，一般小于1%。尺寸小、重量轻、成本低的优点。2.实际应用中，只要对应变片的电阻值进行比较，而不需要精密测量。3.所用仪器较少，结构简单，连接方便。【附图说明】图 1为本技术应变片结构不意图。图2为本技术的硬件系统框图。图3为本技术的流程框图。图中:1.裂纹，2.敏感栅，3.基底，4.引线。【具体实施方式】下面结合附图对本技术作详细说明:如图2所示，包括多组敏感栅2组成的应变片、高精度的A/D转换器、单片机、第一信号灯、第二信号灯、第三信号灯、液晶显不器、蜂鸣器、电源。A/D转换器为ADS1232,其一端与应变片的引线4相连接，另一端与单片机31^89052的？1.0 口连接。第一信号灯、第二信号灯、第三信号灯分别与单片机STC89C52的P2.3，P2.5，P2.7 口相连接。液晶显示器与单片机STC89C52的P3 口连接。蜂鸣器与单片机STC89C52的P2.0 口连接。电源正常工作电压为+5V，接在单片机STC89C52的电源接口。图1所示为新型应变片结构，包括敏感栅2、基底3、引线4，与一般应变片结构差别在于连接多片敏感棚2。当金属结构表面出现一个较短的宏观裂纹后，在有裂纹I的地方贴此新型应变片，这种新型应变片有多组敏感栅2，敏感栅2的宽度较小，长度尽可能长，这些敏感栅分别标记为a，b，c，d...。当金属结构裂纹I扩展到某个敏感栅时，比如扩展到如图1所示的敏感栅d时，会引起这个敏感栅d较大的变形，因此其电阻也会相应增大，为了排除突然的加载或者其他冲击振动的影响，确认敏感栅电阻的显著变化是由裂纹引起的，可以将敏感栅d的电阻与e比较，如果d的阻值比e大，并且较为明显，就可以确定敏感栅d的阻值显著变化是由于裂纹引起的。另一方面，当裂纹扩展到某个敏感栅所在位置时，由于敏感栅随裂纹断开，在应变片质量良好的前提下，也可以判定裂纹已经扩展的这个位置。可以得到裂纹的长度L =L=VL1式中=Ltl为裂纹初始长度；U为裂纹扩展到的敏感栅及之前的敏感栅的总宽度。将获得的裂纹长度L与临界长度进行比较，即可判定带有裂纹的金属结构是否可以安全实用。如图2、图3所示，本技术的工作过程为:把本技术安装到裂纹处，初始化时第一信号灯亮，确定裂纹初始位置并可以确认装置正在运行。当裂纹扩展到一定位置时，应变片采集裂纹扩展信息，然后通过高精度A/D转换器ADS1232将敏感栅的电阻值变化信息转换为数字信号，输送至单片机STC89C52处理，由单片机STC89C52控制，此时第二信号灯亮，第一信号灯熄灭，指定位置可以是裂纹扩展路径上某一点，用来确定裂纹正在扩展，也可以是多个位置，能够更详细的确定裂纹扩展；随着裂纹的继续扩展，利用应变片实时监控，判断是否到达危险长度处，如果达到，第二信号灯熄灭，第三信号灯闪烁，液晶显示器显示危险，蜂鸣器发出报警声，如果没有达到危险界面，第二信号灯继续常亮。其中危险截面的长度a。可通过公式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属结构裂纹实时监控装置，其特征在于：包括多组敏感栅组成的应变片、高精度的A/D转换器、单片机、第一信号灯、第二信号灯、第三信号灯、液晶显示器、蜂鸣器、电源；A/D转换器的一端与应变片的引线相连接，另一端与单片机P1.0口连接；第一信号灯、第二信号灯、第三信号灯分别与单片机P2.3，P2.5，P2.7相连接；液晶显示器与单片机P3口连接；蜂鸣器与单片机P2.0口连接；电源正常工作电压为+5V，接在单片机电源接口。

【技术特征摘要】
1.一种金属结构裂纹实时监控装置，其特征在于:包括多组敏感栅组成的应变片、高精度的A/D转换器、单片机、第一信号灯、第二信号灯、第三信号灯、液晶显不器、蜂鸣器、电源；A/D转换器的一端与应变片的引线相连接，另一端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹小华，杨露，李曾曾，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42