一种地铁钢支撑轴力在线监测及预警装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种地铁钢支撑轴力在线监测及预警装置，包括地铁钢支撑及非测试件，铁钢支撑上安装有工作应变片，非测试件上安装有补偿应变片，工作应变片及补偿应变片均接入变送器，变送器依次连接至上接入PLC控制器及显示器，所述工作应变片与补偿应变片形成桥路电路。本发明专利技术设计科学合理，通过应变片的长度的变化量，继而引起电流的变化，最后得知钢支撑轴力的变化，采用惠斯通半桥电路较为准确地避免了因为温度的变化而引起轴力的误报；然后利用稳定的PLC控制器下位机及时处理因为施工轴力的突变，及时在显示器上预警，提高工程的质量，减少轴力监测的所需成本，节约国家资源。节约国家资源。节约国家资源。

【技术实现步骤摘要】
一种地铁钢支撑轴力在线监测及预警装置


[0001]本专利技术属于钢支撑轴力监测
，具体涉及一种地铁钢支撑轴力在线监测及预警装置。

技术介绍

[0002]在地下工程领域中，包括地铁工程建设中，施工建设安全是工程需要考虑的第一要素，因此针对预警理论，广大研究学者及施工人员也进行了深入的研究及应用，并取得了一系列的研究成果。
[0003]在地铁施工的过程中，针对钢支撑的监测，由于普通单片机的运算速度慢，数据滤波能力受限，积木式搭建的硬件可靠性较低，抗干扰能力较差；且目前市场上大多数用的是单片机来作为处理器，在大项目的背景下，必然得建立一个稳定的监控系统。
[0004]PLC是一种新型的具有极高可靠性的通用工业自动化控制装置，具有功能强、集成度高、抗干扰能力强、组态灵活、工作稳定等显著特点，特别是可扩展智能控制模块，构成不同的控制系统，将模拟量输入输出控制和现代控制方法融为一体，实现智能控制、闭环控制、多控制功能一体的综合控制系统。
[0005]大量研究成果表明，现行的钢支撑轴力监测方法受众多基坑围护结构荷载之外的外荷载因素制约，无法准确测试出围护结构真实受力情况，甚至多数时候出现监测轴力远远大于支撑轴力设计值，造成停工、引起安全事故、增加支撑等不必要的浪费，从而导致钢支撑轴力监测的重要目的根本无法达到。
[0006]基于此，我们提出了一种地铁钢支撑轴力预警装置。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种地铁钢支撑轴力在线监测及预警装置，提高了工程的质量，减少轴力监测的所需成本，节约国家资源。
[0008]本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
[0009]一种地铁钢支撑轴力在线监测及预警装置，其特征在于：包括地铁钢支撑及非测试件，所述地铁钢支撑上安装有工作应变片，所述非测试件上安装有补偿应变片，所述工作应变片及补偿应变片均接入变送器，所述变送器依次连接至上接入PLC控制器及显示器，所述工作应变片与补偿应变片形成桥路电路。
[0010]而且，所述工作应变片及补偿应变片均包括基底片，所述基底片上等间距设置有若干敏感栅，所述若干敏感栅上端通过粘结剂层粘结有覆盖层，所述若干敏感栅的两端敏感栅端部引出引线，所述引线上接入定值电阻R3、R4，所述工作应变片、定值电阻R3串联，所述补偿应变片、定值电阻R4串联与工作应变片及定值电阻R3并联接入桥路输出电压U0至变送器，接入供桥电压U。
[0011]而且，所述工作应变片及补偿应变片的个数均为3个，分别均匀设置于地铁钢支撑及非测试件上。
[0012]而且，所述地铁钢支撑外部安装有防护壳，防护壳包括通过螺栓、螺母固定连接的两个半圆形壳。
[0013]而且，所述防护壳外部设置有防水层。
[0014]本专利技术的优点和有益效果为：
[0015]1、本专利技术的地铁钢支撑轴力在线监测及预警装置，结构设计合理，通过应变片的长度的变化量，继而引起电流的变化，最后得知钢支撑轴力的变化，采用惠斯通半桥电路较为准确地避免了因为温度的变化而引起轴力的误报；然后利用稳定的PLC控制器下位机及时处理因为施工轴力的突变，及时在显示器上预警，从而极大地提高了工程的质量，减少了轴力监测的所需成本，节约了国家资源。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的结构示意图；
[0017]图2为本专利技术的应变片结构示意图；
[0018]图3为本专利技术的防护壳结构示意图；
[0019]图4为本专利技术的信号传输原理图；
[0020]图5为本专利技术的桥路电路图。
[0021]附图标记说明
[0022]1、敏感栅；2、引线；3、粘结剂层；4、覆盖层；5、基底片；6、地铁钢支撑；7、防护壳；8、应变片；9、螺栓；10、螺母、11
‑
补偿应变片、12
‑
非测试件。
具体实施方式
[0023]下面通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。
[0024]如图1所示，一种地铁钢支撑轴力在线监测及预警装置，其创新之处在于：包括地铁钢支撑6、非测试件12，地铁钢支撑6与非测试件12的材料完全相同，地铁钢支撑6上安装有工作应变片8，所述非测试件12上安装有补偿应变片11，所述工作应变片8及补偿应变片11均接入变送器，所述变送器依次连接至上接入PLC控制器及显示器，PLC控制器采用S7
‑
200 SMART，所述工作应变片8与补偿应变片形成桥路电路。
[0025]如图2所示，工作应变片8及补偿应变片11均包括基底片5，所述基底片5上等间距设置有若干敏感栅1，所述若干敏感栅1上端通过粘结剂层3粘结有覆盖层4，所述若干敏感栅1的两端敏感栅端部引出引线2，所述引线2上接入120欧姆的定值电阻R3、R4，所述工作应变片、定值电阻R3串联，所述补偿应变片、定值电阻R4串联与工作应变片及定值电阻R3并联接入桥路输出电压U0至变送器，接入供桥电压U。
[0026]如图4为本专利技术的信号传输原理图，桥路电路产生桥路输出电压U0，该电压信号传输至变送器，变送器将电压信号转化为电流信号并输入至PLC控制器，PLC控制器将记录的监测数据及报警信号传输至显示器上进行显示。
[0027]由于敏感栅金属丝电阻本身随温度变化，以及试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数不同时，随温度的变化，电阻丝会附加变形，从而导致温度误差。加上上文中提到昼夜之间由于温差引起的轴力变化可达到30％，减少温度带来的轴力误差刻不容缓。
[0028]桥路电路如图5所示，R1为工作应变片，R
B
为补偿应变片，R3、R4为定值电阻。
[0029]电桥平衡条件：R1×
R3＝R
B
×
R4；
[0030]当温度变化时，R1、R
B
都发生变化，但由于R1、R
B
完全相同、工作环境相同，则由于温度产生的附加电阻变化，
△
R1、
△
R
B
符号、数值均相等，电桥仍平衡，故无输出；工作时只有工作应变片感受应变，补偿应变片不感受应变，此时，电桥输出就只与被测试件的应变有关而与温度无关，所以可以最大限度的避免因为温差、金属电阻丝的温差变化引起的轴力误差。
[0031]应变与电压的关系：
[0032][0033]其中；U0为桥路输出电压；
[0034]K
s
为应变片灵敏系数；
[0035]U为供桥电压；
[0036]ε为应变系数；
[0037]根据上文中得到的ε和供桥的电压可以知道桥路输出的电压U0，再将它转化为电流就可以转化为控制系统PLC可以输入的电流，继而进行轴力的判断，达到对轴力的监测预警。
[0038]工作应变片8及补偿应变片的个数均为3个，分别均匀设置于地铁钢支撑6及非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地铁钢支撑轴力在线监测及预警装置，其特征在于：包括地铁钢支撑(6)及非测试件(12)，所述地铁钢支撑(6)上安装有工作应变片(8)，所述非测试件(12)上安装有补偿应变片(11)，所述工作应变片(8)及补偿应变片(11)均接入，所述变送器依次连接至上接入PLC控制器及显示器，所述工作应变片(8)与补偿应变片(11)形成桥路电路。2.根据权利要求1所述的地铁钢支撑轴力在线监测及预警装置，其特征在于：所述工作应变片(8)及补偿应变片(11)均包括基底片(5)，所述基底片(5)上等间距设置有若干敏感栅(1)，所述若干敏感栅(1)上端通过粘结剂层(3)粘结有覆盖层(4)，所述若干敏感栅(1)的两端敏感栅端部引出引线(2)，所述引线(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝亮，邰生涛，曹攀，陈建平，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：