本實(shí)用新型涉及一種智能三弦結(jié)構(gòu)的軸力計(jì)，涉及到支撐軸力測(cè)量、結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

支撐軸力的變化是衡量鋼鋼支撐結(jié)構(gòu)是否處于正常營(yíng)運(yùn)狀態(tài)的重要標(biāo)志。如果實(shí)際支撐軸力偏離了設(shè)計(jì)支撐軸力，這種偏離不僅會(huì)使鋼支撐之間產(chǎn)生偏載（偏載是導(dǎo)致鋼鋼支撐斷裂的主要原因之一）。通過對(duì)鋼支撐支撐軸力的在線監(jiān)測(cè)，不僅獲得鋼鋼支撐支撐軸力的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，為總體上評(píng)價(jià)鋼支撐的技術(shù)狀況提供依據(jù)，同時(shí)也能在一定程度上發(fā)現(xiàn)地鐵基坑防護(hù)系統(tǒng)是否完好，為鋼鋼支撐的及時(shí)維護(hù)提供客觀依據(jù)。

傳統(tǒng)支撐軸力測(cè)量的方法主要有承壓式壓力傳感器，即單弦軸力計(jì)、壓力環(huán)類傳感器，由于采用直接承壓式測(cè)量，傳感器的體積較大，安裝難度較大。在安裝時(shí)，由于傳感器無法絕對(duì)居中，以及無法保證安裝接觸面的光潔度，因此會(huì)導(dǎo)致軸力計(jì)出現(xiàn)偏載的情況，使得測(cè)量值存在較大的誤差，工程應(yīng)用時(shí)存在一定的不足。

另外，傳統(tǒng)單弦普通軸力計(jì)僅為單弦線圈結(jié)構(gòu)，無溫度傳感器，在需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)缺乏溫度數(shù)據(jù)。且對(duì)于初始頻率、產(chǎn)品編號(hào)、生產(chǎn)日期等信息無法自動(dòng)識(shí)別，需要在計(jì)算物理量時(shí)，通過出廠時(shí)的記錄表進(jìn)行查詢。無法智能識(shí)別、獲取出廠信息，智能化程度較低。

傳統(tǒng)單弦軸力計(jì)在支撐軸力測(cè)量方法或產(chǎn)品在一段時(shí)間內(nèi)，有一定的應(yīng)用，但其安裝難度、偏載等問題影響一定的推廣應(yīng)用，且智能化程度較低，難以推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能三弦結(jié)構(gòu)的軸力計(jì)，可在鋼支撐安裝過程中將傳感器安裝于鋼支撐靜止端，可用于鋼支撐支撐軸力測(cè)量。

本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

一種智能三弦結(jié)構(gòu)的軸力計(jì)，該軸力計(jì)的內(nèi)部設(shè)置有三組鋼弦結(jié)構(gòu)、溫度傳感器、單總線存儲(chǔ)器；

所述三組鋼弦結(jié)構(gòu)均勻分布在受力主體承壓面；

該軸力計(jì)的外圈設(shè)置有支架體，該支架體外側(cè)固定有多個(gè)安裝支架的撐腳和與軸力計(jì)固定的支架固定螺絲，在支架體內(nèi)部有受力主體，在支架體的端面有裝弦孔。

進(jìn)一步的，所述三組鋼弦結(jié)構(gòu)的一端設(shè)置有夾弦器。

進(jìn)一步的，軸力計(jì)的輸出端有一根六芯電纜。

振弦傳感器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)普遍應(yīng)用于巖土工程監(jiān)測(cè)行業(yè)，具有很大的市場(chǎng)使用率。振弦式傳感器是目前國(guó)內(nèi)外普遍重視和廣泛應(yīng)用的傳感器。振弦式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、抗干擾能力、測(cè)值可靠、精度與分辨力高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)；其輸出為頻率信號(hào)，便于遠(yuǎn)距離傳輸，廣泛應(yīng)用于巖土工程中。

因此為了解決傳統(tǒng)單弦軸力計(jì)易出現(xiàn)偏載的情況，本設(shè)計(jì)采用三弦結(jié)構(gòu)，均勻分布在受力主體承壓面。在進(jìn)行力值計(jì)算時(shí)，采用三弦的頻率與初始頻率差值平方的加權(quán)均值進(jìn)行計(jì)算?；痉椒ㄊ牵喝齻€(gè)振弦式傳感器的初始頻率分別是f10、f20、f30，測(cè)量值分別為f11、f21、f31，角度值則為：k*[（f11-f10）2+（f21-f20）2+（f31-f30）2]/3。其中K值為標(biāo)定系數(shù)，通過測(cè)量值與實(shí)際力值標(biāo)定擬合得到，一般在傳感器出廠時(shí)進(jìn)行標(biāo)定得到。當(dāng)實(shí)際出現(xiàn)偏載時(shí)，由于三弦的均勻分布于承壓面，使得當(dāng)一根鋼弦偏載時(shí)，加權(quán)另外兩根弦的計(jì)算值，即可平均計(jì)算值，使得測(cè)量值更加準(zhǔn)確。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型采用三弦設(shè)計(jì)解決傳統(tǒng)單弦時(shí)的偏載問題，同時(shí)使用單總線智能器件完成溫度、初始信息存儲(chǔ)的功能。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的安裝示意圖；

圖3為本實(shí)用新型鋼弦結(jié)構(gòu)的截面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述：

一種智能三弦結(jié)構(gòu)的軸力計(jì)，該軸力計(jì)的內(nèi)部設(shè)置有三組鋼弦結(jié)構(gòu)1、2、3、溫度傳感器4、單總線存儲(chǔ)器5；

所述三組鋼弦結(jié)構(gòu)1、2、3均勻分布在受力主體15承壓面；

該軸力計(jì)的外圈設(shè)置有支架體12，該支架體12外側(cè)固定有多個(gè)安裝支架的撐腳11和與軸力計(jì)固定的支架固定螺絲13，在支架體12內(nèi)部有受力主體15，在支架體12的端面有裝弦孔14。

所述三組鋼弦結(jié)構(gòu)1、2、3的一端設(shè)置有夾弦器21。

軸力計(jì)的輸出端有一根六芯電纜6。

本設(shè)計(jì)采用三弦結(jié)構(gòu)，均勻分布在受力主體承壓面。在進(jìn)行力值計(jì)算時(shí)，采用三弦的頻率與初始頻率差值平方的加權(quán)均值進(jìn)行計(jì)算?；痉椒ㄊ牵喝齻€(gè)振弦式傳感器的初始頻率分別是f10、f20、f30，測(cè)量值分別為f11、f21、f31，角度值則為：k*[（f11-f10）2+（f21-f20）2+（f31-f30）2]/3。其中K值為標(biāo)定系數(shù)，通過測(cè)量值與實(shí)際力值標(biāo)定擬合得到，一般在傳感器出廠時(shí)進(jìn)行標(biāo)定得到。當(dāng)實(shí)際出現(xiàn)偏載時(shí)，由于三弦的均勻分布于承壓面，使得當(dāng)一根鋼弦偏載時(shí)，加權(quán)另外兩根弦的計(jì)算值，即可平均計(jì)算值，使得測(cè)量值更加準(zhǔn)確。

列舉功能說明：

為實(shí)現(xiàn)溫度采集、初始信息的存儲(chǔ)功能，本設(shè)計(jì)采用1-Wire單總線智能器件，其中溫度采用DS18B20，其在-20℃~+85℃范圍內(nèi)測(cè)量精度為±0.5℃，可滿足工程測(cè)量應(yīng)用。初始信息存儲(chǔ)的功能，采用DS2406實(shí)現(xiàn)，其容量為1Kbit，與DS18B20同為1-wire單總線結(jié)構(gòu)，可采用兩線制進(jìn)行通信，即為數(shù)字線、GND即可完成寄生供電、通信的功能。為滿足工程需要，一般講振弦傳感器根弦的初始頻率、出廠日期、出廠編號(hào)等信息存儲(chǔ)于單總線EEPROM內(nèi)部，在采集時(shí)進(jìn)行讀取計(jì)算，無須人工查表，提高傳感器智能化程度。

帶存儲(chǔ)器的雙路可尋址開關(guān)DS2406提供了一種簡(jiǎn)便的方法，通過1-Wire總線遠(yuǎn)程控制一對(duì)漏極開路晶體管和回讀每個(gè)晶體管的邏輯電平，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。每個(gè)DS2406都具有工廠刻度在片內(nèi)的64位ROM注冊(cè)碼，以提供有保證的、絕對(duì)可追溯的唯一身份。該器件的1024位EPROM可以用作電子標(biāo)簽，保存諸如開關(guān)信息、物理位置、安裝日期之類的信息。與DS2406的通信遵循Dallas Semiconductor標(biāo)準(zhǔn)的1-Wire協(xié)議，可以通過更少的硬件，如微處理器的一個(gè)端口引腳來實(shí)現(xiàn)。多個(gè)DS2406器件可同時(shí)掛接在一個(gè)公用的1-Wire網(wǎng)絡(luò)上，且彼此可以獨(dú)立工作。

安裝說明：

在鋼支撐安裝時(shí)，將傳感器安裝于鋼支撐的靜止端，并保持居中。安裝完成后，應(yīng)使用采集儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，檢查線路是否正常。