Устройство для измерения деформаций строительных конструкций
Устройство для измерения деформаций строительных конструкций может найти применение при статических и динамических испытаниях предварительно напряженных строительных конструкций. Устройство содержит нагружающее устройство и блок измерения и программного обеспечения. Непосредственно на испытываемой конструкции расположены рабочие тензорезисторы. Рядом с испытываемой конструкцией расположен блок компенсационных тензорезисторов. Рабочие транзисторы и блок компенсационных тензорезисторов подключены к блоку измерения и программного обеспечения. На испытываемой конструкции рядом с рабочими тензорезисторами установлен температурный датчик. Второй температурный датчик расположен в блоке компенсационных тензорезисторов. Оба датчика соединены с блоком измерения и программного обеспечения. Технический результат заключается в повышении точности измерений за счет корректировки получаемых значений деформаций строительных конструкций с учетом фактического различия температуры рабочего и компенсационного тензорезисторов. 1 н.з. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения и корректировки получаемых значений деформаций материалов с учетом влияния температуры при статических и динамических испытаниях предварительно напряженных строительных конструкций.
Известно тензометрическое устройство для измерения деформаций арматуры железобетонных конструкций, патент РФ на полезную модель 
76117. Устройство состоит из рабочего и компенсационного тензорезисторов, расположенных внутри железобетонной конструкции вблизи друг от друга и подключенных к измерительному комплексу. Такое устройство позволяет с высокой точностью проводить измерения при медленном и быстром нарастании деформаций арматуры - при статических испытаниях и динамических испытаниях предварительно напряженных строительных конструкций, когда внешние температурные факторы могут существенно влиять на появление ошибки измерений деформаций арматуры железобетонной конструкции. Однако наличие компенсационного тензорезистора, расположенного внутри железобетонной конструкции в непосредственной близости с арматурным стержнем приводит к искажениям работы самой конструкции, т.к. компенсационный тензорезистор с соответствующей гидроизоляцией занимает определенный объем, сопоставимый с заполнителем бетона и воспринимаемый конструкцией в процессе испытаний как практически пустотелый элемент.
Наиболее близким устройством, принятым за прототип является установка для экспериментальных исследований строительных конструкций по патенту РФ на полезную модель 66534. Данная установка включает в себя нагружающее устройство в виде копровой установки с закрепленным на ней грузосбрасывателем и испытательным грузом. К блоку измерения и программного обеспечения подключены первичные преобразователи измерительной информации, которые установлены непосредственно на исследуемом объекте. Блок измерения и программного обеспечения выполнен из двух измерительных систем и устройства синхронизации запуска эксперимента. Последнее соединено непосредственно с грузосбрасывателем и посредством манипуляторов типа «мышь» подключен к измерительным системам. Достоинством установки является одновременный запуск измерительных систем и сброс груза грузосбрасывателем, получить тем самым данные с наименьшим разрывом во времени в измерительных системах. Тем самым повысить точность измерений. В качестве первичных преобразователей использованы датчики опорных реакций, силы, деформаций, линейных перемещений, месдозы, тензорезисторы (рабочие тензорезисторы), которые соединены с одной из измерительных систем, и акселерометры, подключенные ко второй измерительной системе.
Данная установка применима только для динамических испытаний и не учитывает влияние температуры на результаты испытаний. При динамических испытаниях предварительно напряженных конструкций и статических испытаниях строительных конструкций при определении деформаций бетона и арматуры для точности измерений необходимо учитывать влияние температуры окружающей среды на тензорезисторы.
Задача полезной модели - повысить точность измерения деформаций строительных конструкций и при динамических, и при статических испытаниях.
Технический результат, позволяющий решить эту задачу, заключается в измерении температуры дополнительными приборами в виде датчиков температуры и корректировке получаемых значений деформаций строительных конструкций, вызванных фактическим различием температуры рабочего и компенсационного тензорезисторов.
Технический результат достигается следующим образом.
Общим с прототипом является то, что устройство для измерения деформаций строительных конструкций включает в себя нагружающее устройство, рабочие тензорезисторы, расположенные непосредственно на испытываемой конструкции, блок измерения и программного обеспечения, к которому подключены рабочие тензорезисторы.
В отличие от прототипа в устройстве дополнительно содержится блок компенсационных тензорезисторов, расположенный рядом с испытываемой конструкцией, два температурных датчика, один из которых расположен на испытываемой конструкции рядом с рабочими тензорезисторами, а другой - в блоке компенсационных тензорезисторов. Блок компенсационных тензорезисторов соединен с блоком измерения и программного обеспечения, при этом измерительная система блока измерения и программного обеспечения снабжена блоком для измерения сигналов, поступающих от температурных датчиков.
В частных случаях рабочие тензорезисторы могут быть установлены на поверхности испытываемой конструкции, а компенсационные тензорезисторы установлены в блоке компенсационных тензорезисторов.
При статических испытаниях в качестве нагружающего устройства использована силовая установка, а при динамических испытаниях - копровая установка.
В качестве измерительной системы может быть использован универсальный мобильный измерительный комплекс для регистрации и анализа измерительных данных MIC - 400.
Известно, что для учета влияния температуры на результаты измерений обычно применяются компенсационные тензорезисторы. За счет компенсации температуры повышается точность измерения. Однако при определении деформаций испытываемых объектов компенсационные тензорезисторы располагаются в блоке компенсационных тензорезисторов. Хотя тензорезисторы расположены в непосредственной близости от испытываемой конструкции, тем не менее, на точность измерений влияют фактические различия температуры рабочего и компенсационного тензорезисторов. С помощью измерительной системы, в которую включен дополнительный блок для измерения температуры и датчиков температуры, которые выполнены в виде термопары, возможно слежение за температурными колебаниями и дальнейшая корректировка данных.
Расположение рабочих тензорезисторов и компенсационных тензорезисторов на поверхности объектов из одного и того же материла (рабочие тензорезисторы - на бетоне, компенсационные - на бетонной пластине; рабочие - на арматурном стержне, компенсационные на стальной пластине) обеспечивают высокую точность измерений.
Такое устройство помогает увеличить точность измерений за счет компенсации погрешностей, возникающих в результате изменения температуры окружающей среды.
Полезная модель пояснена чертежом, на котором приведена блок схема устройства для измерения деформаций строительных конструкций.
Устройство содержит блок измерения и программного обеспечения 1. Он состоит из измерительной системы MIC-400 (Универсальный мобильный многоканальный измерительный комплекс для регистрации и анализа измерительных данных). Измерительная система с помощью дополнительного модуля связана с блоком компенсационных тензорезисторов (БКТ) 2, и с рабочими тензорезисторами 3, и с датчиком температуры для испытываемой конструкции (ИК) бис датчиком температуры БКТ 7. При динамических испытаниях производится сброс груза на испытываемую конструкцию копровой установкой. При статических испытаниях на испытываемую конструкцию оказывают давление с помощью силовой установки. Нагружающее устройство 4 оказывает воздействие на испытываемую конструкцию (ИК) 5, на которой размещены рабочие тензорезисторы 3 и датчик температуры для ИК 6. Для корректировки получаемых данных в БКТ 2 имеется датчик температуры для БКТ 7. На каждом этапе загружения испытываемого образца производится запись данных с рабочих тензорезисторов 2 с учетом показаний компенсационных тензорезисторов 3 и с датчиков температуры 6, 7. В память измерительной системы 1. В процессе испытания можно выявить влияние температуры на показания тензорезисторов и произвести корректировку данных с учетом величины и знака разницы температуры на испытываемой конструкции и в блоке компенсационных тензорезисторов.
1. Устройство для измерения деформаций строительных конструкций, включающее нагружающее устройство, рабочие тензорезисторы, расположенные непосредственно на испытываемой конструкции, блок измерения и программного обеспечения, к которому подключены рабочие тензорезисторы, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок компенсационных тензорезисторов, расположенный рядом с испытываемой конструкцией, два температурных датчика, один из которых расположен на испытываемой конструкции рядом с рабочими тензорезисторами, а другой - в блоке компенсационных тензорезисторов, причем блок компенсационных тензорезисторов соединен с блоком измерения и программного обеспечения, при этом измерительная система блока измерения и программного обеспечения снабжена блоком для измерения сигналов, поступающих от температурных датчиков.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочие тензорезисторы установлены на поверхности испытываемой конструкции, а компенсационные тензорезисторы установлены в блоке компенсационных тензорезисторов на бетонной пластине.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочие тензорезисторы установлены на арматурном стержне испытываемой конструкции, а компенсационные тензорезисторы установлены в блоке компенсационных тензорезисторов на стальной пластине.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагружающее устройство выполнено в виде силовой установки.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагружающее устройство выполнено в виде копровой установки.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве измерительной системы использован универсальный мобильный многоканальный измерительный комплекс для регистрации и анализа измерительных данных MIC-400.
