專利名稱：智能便攜式纜索張力測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于力學(xué)、液壓和嵌入式系統(tǒng)等技術(shù)在纜索張力測量方面的應(yīng)用，具 體適用于斜拉橋、懸索橋、提升機(jī)、架空索道、高壓電線等空間結(jié)構(gòu)中的張力檢 測裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工程設(shè)施中許多采用纜索的張力來支承載荷，如斜拉橋、懸索橋、提升 機(jī)、架空索道、高壓電線等。纜索結(jié)構(gòu)在此類支承載荷作用中占據(jù)著關(guān)鍵地位。 為保障此類結(jié)構(gòu)的安全性，精確、迅速地測量纜索應(yīng)力成為工程設(shè)施后期維護(hù)的 重要環(huán)節(jié)。索力測量為隨時監(jiān)測纜索結(jié)構(gòu)的受力情況，評價結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況和及 時發(fā)現(xiàn)安全隱患提供有效的手段。對高壓輸電線，斜拉橋等纜索索力的測量可在 一定程度檢測防護(hù)系統(tǒng)等是否完好、纜索是否發(fā)生銹蝕。因此為保證工程的安全 和施工的順利進(jìn)行，測量纜索的張力是一個關(guān)鍵因素。
對于懸索橋、斜拉橋、高山索道、滑索等結(jié)構(gòu)，纜索的受力狀況在其建設(shè)和 營運(yùn)期間都成為評價本身所處狀態(tài)的重要環(huán)節(jié)。忽略了這個環(huán)節(jié)，例如因?yàn)樵O(shè)備 老化而產(chǎn)生接近破壞的應(yīng)力狀態(tài)未能及時檢測，就可能引起重大的工程事故，使 國民經(jīng)濟(jì)遭受很大程度的損失。為實(shí)時檢測索力，以用于技術(shù)分析、排除安全隱 患、便于工程的施工與維護(hù)，必須提供有效而簡易的纜索張力檢測方法。
目前纜索的張力檢測方法主要包括傳統(tǒng)機(jī)械式的測量方法與計算機(jī)輔助測量 (ComputerAidedTesting，簡稱CAT)方法。傳統(tǒng)的模擬式的測量方式在精度、可靠 性、靈活性等方面存在的問題可望通過結(jié)合計算機(jī)的數(shù)字式測量方法得以解決。
目前纜索的張力測量的方法有多種，傳統(tǒng)的如壓力表、壓力傳感器、磁力環(huán) 法測量的模擬式測量方法和頻率法、波動法等數(shù)字式測量方法。業(yè)界普遍認(rèn)為，模擬式測量方法適用于施工階段的索力測量，數(shù)字式測量方法由于其靈活性而適 于在施工階段完成后對設(shè)施的維護(hù)。
目前工程中常用的纜索張力的測量方法可大致分為壓力表讀數(shù)法、傳感器讀 數(shù)法、頻率法和波動法等四種方法，各種測量方法的原理概述如下
(一)壓力表讀數(shù)法
該方法的原理是根據(jù)張拉纜索時，油泵上油壓表的讀數(shù)來推算張拉千斤頂?shù)?張拉力，由此得出纜索張力。用該方法測定索力時，事先要對張拉纜索的液壓系 統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，建立油壓表讀數(shù)與千斤頂張拉力之間的對應(yīng)關(guān)系。
壓力表讀數(shù)法適合于施工階段確定纜索索力大小，施工完成后由于安裝和移 動大噸位的張拉千斤頂十分麻煩而不宜采用。 (二)傳感器讀數(shù)法
該方法是在張拉千斤頂?shù)臓恳龡U和活塞之間串聯(lián)一壓力傳感器，張力大小通 過壓力傳感器及與之相匹配的儀表來測定。利用此法測量索力，同樣需要事先對 傳感器系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，建立傳感器讀數(shù)與它所受壓力之間的關(guān)系。如果所用的傳 感器的性能穩(wěn)定，用它來測量纜索的張力可望得到比油壓表讀數(shù)法更高的精度。 因?yàn)橛迷摲椒〞r，傳感器要與千斤頂配合使用，所以該方法與壓力表讀數(shù)法一樣 只適用于施工階段的索力測量，對于施工完成后的索力測量并不方便。
(三)頻率法
用該方法測量纜索的張力，需首先設(shè)法測出纜索的振動頻率，因纜索的振動 頻率與索力之間存在著固定的關(guān)系。通過從傳感器采集的振動信號以計算機(jī)輔助 測量的方式獲得的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行功率譜分析，根據(jù)譜圖的特征獲得信號的基頻。 通過基頻與纜索張力的關(guān)系公式計算出索力大小。
根據(jù)待測纜索振動頻率的不同，頻率法又可分為共振法和隨機(jī)振動法。采用 共振法測量纜索振動頻率時，需用人工激振的方法使之作單一的基頻振動，然后 用頻率計測出基頻。共振法測定索振動頻率的缺點(diǎn)是測量結(jié)果的準(zhǔn)確性與操作者的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，經(jīng)驗(yàn)豐富的測試人員能在較短的時間里激出索的純基頻振動，而一 般人往往激勵不出純基頻振動，當(dāng)然也就測不出拉索的基頻。用隨機(jī)振動法測量 纜索振動頻率時，不用對其進(jìn)行人工激振，而是利用風(fēng)、橋面振動等環(huán)境下的隨 機(jī)激振源對纜索的激勵進(jìn)行測量。
在環(huán)境隨機(jī)振源的激勵下，索的振動是一種隨機(jī)振動，可利用頻譜分析儀對 獲得的隨機(jī)信號進(jìn)行頻譜分析， 一般可以得到前幾階的振動頻率。利用環(huán)境隨機(jī) 振動法測量纜索的振動頻率具有不需要對其進(jìn)行人工激振，具有測得的振動頻率 準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點(diǎn)。
(四)波動法
該方法根據(jù)應(yīng)力波在纜索中傳播波速與拉索張力的關(guān)系，先測出激勵脈沖與 反射波之間的傳播時差，便可根據(jù)公式計算出拉索張力。波動法實(shí)施簡單，只需 力錘敲擊，擊起應(yīng)力波，由測出的應(yīng)力波傳播圖即可分析得出結(jié)果。
中國實(shí)用新型專利(專利號200620104859.8)公開了一種鋼索內(nèi)力測試儀，
這種測力儀器包括承力架和設(shè)于承力架兩端之間的索夾緊件，其特征在于所述
的索夾緊件通過一拉力傳感器與一可做升降運(yùn)動的動力輸入軸相連，另設(shè)有一動 力輸入件，該動力輸入件通過減速機(jī)構(gòu)與動力輸入軸相連接，所述的動力輸入軸 還連接有撓度傳感器。通過改進(jìn)索夾緊力供給機(jī)構(gòu)及測量儀器，提高了測量精度， 工作可靠，達(dá)到了省力、便于操作的目的。
中國實(shí)用新型專利(專利號03273775.0)公開了一種索拉力測量儀，該測 量儀中包括橋臂、支點(diǎn)裝置、力敏傳感器、索夾緊器及顯示裝置，支點(diǎn)裝置固定 在橋臂上，力敏傳感器一端連接在橋臂上，另一端與索夾緊器連接，顯示裝置與 力敏傳感器相連，索夾緊器包括與力敏傳感器連接的基體、動接在該基體上的壓 點(diǎn)裝置，及固接在該基體上的限位塊，該支點(diǎn)裝置、壓點(diǎn)裝置及限位塊之間形成 有間隙。因?yàn)樵撍骼y量儀在無需卸載的情況下即可對被測索進(jìn)行測量，所以 可在張緊的被測索的任何位置上迅速而準(zhǔn)確地進(jìn)行各種索拉力的測量，并可在高空作業(yè)環(huán)境下使用。
在纜索張力機(jī)械式的測量方法中可以分為三種形態(tài)(l)固定變形量的大小， 讀取所施加的作用力來推算出纜索張力；(2)固定所施加的作用力大小，讀取變 形量的數(shù)據(jù)來推算出纜索張力；(3)同時讀取變形量和作用力的大小，計算纜索 張力。
但是，隨著工程上所使用的纜索直徑不斷加粗，在設(shè)施的維護(hù)階段希望采用 纜索張力機(jī)械式的測量方法受到了極大的限制，特別是在大型的空間結(jié)構(gòu)上對纜 索的張力進(jìn)行在線檢測，由于需要對纜索產(chǎn)生較大的測量作用力往往需要配備有 一套動力作用裝置來產(chǎn)生測量作用力，這對斜拉橋、懸索橋、架空索道等高空作
業(yè)環(huán)境下的纜索張力進(jìn)行在線測量受到的極大的限制；專利號為03273775.0所公
開的索拉力測量儀中所采用的索夾緊器以及專利號為200620104859.8所公開的鋼
索內(nèi)力測試儀中所采用的索夾緊力供給機(jī)構(gòu)是無法實(shí)現(xiàn)大直徑纜索測量作用力，
另外為了實(shí)現(xiàn)較大的測量作用力所需的旋緊力也必須很大，于是操作手輪的力就
附加在被測纜索上，導(dǎo)致在測量作用力中疊加了旋緊力，使得測量精度受到該旋
緊力的影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有的纜索張力儀的測量范圍受限、測量精度差、難以在高空作業(yè) 環(huán)境下使用、智能化程度低的不足，本發(fā)明提供一種測量范圍廣、測量精度高、 攜帶方便、智能化程度高的智能便攜式纜索張力測量儀。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種智能便攜式纜索張力測量儀，包括用于產(chǎn)生纜索張力測量作用力的液壓 千斤頂、橋臂、壓力傳感器、位移傳感器以及用于根據(jù)壓力傳感器和位移傳感 器的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行纜索張力測量的微處理器，所述的液壓千斤頂包括缸體和測 量力發(fā)生部件，在缸體一端的容腔內(nèi)裝有活塞，活塞與一端伸出缸體外的測量桿固定連接，所述的測量力發(fā)生部件包括測量桿與活塞之間裝有彈簧，缸體外 有凸緣，橋臂、端蓋和擋圈固定連接后，擋圈與缸體外圓柱面之間轉(zhuǎn)動配合， 端蓋上裝有位移傳感器；缸體中部分別設(shè)有一端與活塞底部容腔連通、另一端 與小柱塞底部容腔連通的單向陶， 一端與油囊連通、另一端與活塞底部容腔連 通的卸荷球閥，以及一端與油囊連通、另一端與小柱塞底部容腔連通的進(jìn)油單 向閥；在與活塞底部容腔連通的缸體中部引出一個測量液壓油的壓力的測量孔， 在測量孔上安裝壓力傳感器；所述的橋臂與端蓋進(jìn)行固定連接，所述壓力傳感 器和位移傳感器的輸出與所述微處理器連接；所述微處理器包括 數(shù)據(jù)讀取單元，用于讀取壓力傳感器和位移傳感器的測量數(shù)據(jù)； 被測纜索直徑估算單元，用于估算被測纜索的直徑，根據(jù)公式(2)條件剛滿足
時測量千斤頂?shù)幕钊奈灰屏縼砉浪?F"州2 0 (2) 其中，r為在千斤頂?shù)幕钊系淖饔昧Γ現(xiàn)，^y)為千斤頂?shù)膲嚎s彈簧的作用 反力；
公式(2)條件剛滿足時，表示千斤頂?shù)臏y量桿巳經(jīng)與被測纜索相接觸，測量 桿的位移等于被測纜索的直徑d;
被測纜索彎矩估算單元，用于釆用實(shí)驗(yàn)法得到不同纜索的直徑d和變形量5y為 變量的被測纜索彎矩曲線，根據(jù)獲得的被測纜索的直徑d和變形量3y求得被測纜 索彎矩f
纜索張力測量單元，用于根據(jù)壓力傳感器和位移傳感器的測量數(shù)據(jù)、橋臂的長度、 被測纜索彎矩數(shù)據(jù)計算纜索的張力根據(jù)橋臂長度D、變形量^y、活塞19的面 積A以及壓力傳感器測量到的在活塞19的作用力P，纜索張力計算方法由公式(3)
來表示r = JXjP-F"(3力—(3) sin(arc tan(^^》
式中D為橋臂長度，3y為變形量，A為活塞的面積，P為液壓油的壓力，F(xiàn)w (5力為在變形量為々時的被測纜索彎矩，(5力為在變形量為 一 時的復(fù)位彈 簧的力。
進(jìn)一步，所述微處理器還包括通信接口單元，用于跟其他通信設(shè)備進(jìn)行 數(shù)據(jù)交換；顯示輸出單元，用于將纜索張力測量結(jié)果顯示在顯示單元上。
作為優(yōu)選的另一種方案所述的液壓千斤頂還包括本體部件和手柄部件； 所述本體部件包括固定在缸體上的殼體，殼體一端的容腔內(nèi)裝有油囊，裝入缸 體另一端孔中、并能在所述另一端孔中滑動的小柱塞，小柱塞外端圓柱面上套 有彈簧，與小柱塞固定成一體的彈簧墊上的圓柱銷與前后兩連桿的一端鉸接，
前后兩連桿的另一端分別通過前后圓柱銷與手柄一端的曲拐鉸接；所述的手柄
部件包括兩個手柄，兩個手柄一端的曲拐分別與殼體另一端兩個凸塊上的圓柱
銷鉸接，在兩個手柄中部分別有方向相反的凸臺，在兩個手柄一端的曲拐上裝
有分別能繞圓柱銷轉(zhuǎn)動的限位片。
所述的手柄部件包括兩個手柄，兩個手柄一端的曲拐，分別與殼體另一端
兩個凸塊上的圓柱銷鉸接；為了防止在使用過程中兩手相撞，在兩個手柄中部
分別有方向相反的凸臺，在兩個手柄一端的曲拐上裝有分別能繞圓柱銷轉(zhuǎn)動的
限位片。
本發(fā)明具有的有益效果是
1)利用雙手的握力，通過小柱塞往復(fù)運(yùn)動，產(chǎn)生吸排油，液壓油推動活塞 運(yùn)動，使測量桿逐漸對纜索產(chǎn)生測量位移，通過測量液壓油的壓力和測量桿的 位移實(shí)現(xiàn)纜索的張力測量，操作時不費(fèi)力，也不會給被測纜索有任何附加干擾力；
2) 具有體積小、重量輕、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于野外及高空空間結(jié)構(gòu) 測量時使用；
3) 智能化程度高，能消除被測纜索彎矩以及編絞類的被測纜索不穩(wěn)定區(qū)對 張力測量的影響。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖2為測量纜索張力時的受力分析圖3為一種理想的作用力與變形量之間的關(guān)系圖4為智能便攜式纜索張力測量儀處理流程圖5為測量桿的局部放大圖6為一種實(shí)際的測量作用力與變形量之間的關(guān)系圖。
圖中，l-端蓋、2-測量桿、3-凸緣、4-擋圈、5-缸體、6-旋松卸荷旋鈕、7-排 油孔、8-油囊、9-凸±央、10-限位片、11-圓柱銷、12-圓柱銷、13-手柄、14-圓柱銷、 15-凸臺、16-凸臺、17-橋臂、18-小圓輪、19-活塞、20-卸荷球閥、21-通油孔、22-單向閥、23-進(jìn)油單向閥、24-通油孔、25-小柱塞、26-凸塊、27-圓柱銷、28-連桿、 29-彈簧、30-手柄、31-限位片、32-曲拐、33-殼體、34-彈簧、35-槽、36-圓柱銷、 37-連桿、38-曲拐、39-纜索張力測量系統(tǒng)、40-被測纜索。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
參照圖1 圖6， 一種智能便攜式纜索張力測量儀，包括用于產(chǎn)生纜索張力 測量作用力的液壓千斤頂、橋臂、壓力傳感器、位移傳感器以及用于根據(jù)壓力 傳感器和位移傳感器的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行纜索張力測量的微處理器，所述的液壓千 斤頂包括缸體5，在缸體5—端的容腔內(nèi)裝有活塞19，活塞19與一端伸出缸體外的測量桿2固定成一體的測量力發(fā)生部件；所述的測量力發(fā)生部件包括測量 桿2與活塞19之間裝有彈簧34，缸體5外有凸緣3，橋臂17、端蓋1和擋圈4 固定成一體后，擋圈4與缸體5外圓柱面形成轉(zhuǎn)動配合，端蓋1上裝有位移傳 感器35，用于測量測量桿2的位移；缸體5中部分別有一端與活塞19底部容腔 連通、另一端與小柱塞25底部容腔連通的單向閥22，有一端與油囊8連通、另 一端與活塞19底部容腔連通的卸荷球閥20，有一端與油囊8連通、另一端與小 柱塞25底部容腔連通的進(jìn)油單向閥23;在與活塞19底部容腔連通的缸體中部 引出一個測量液壓油的壓力的測量孔，在測量孔上安裝壓力傳感器36用于測量 活塞19的受力；所述的橋臂17與端蓋1進(jìn)行固定連接，所述壓力傳感器和位 移傳感器輸出通過A/D接口與所述微處理器連接，所述微處理器控制所述的顯 示單元顯示；
所述微處理器包括
數(shù)據(jù)讀取單元，用于讀取壓力傳感器和位移傳感器的測量數(shù)據(jù)； 被測纜索直徑估算單元，用于估算被測纜索的直徑；
被測纜索彎矩估算單元，根據(jù)估算被測纜索的直徑以及所述的位移傳感器 測量到的變形量估算被測纜索彎矩；
纜索張力測量單元，根據(jù)壓力傳感器和位移傳感器的測量數(shù)據(jù)、橋臂的長 度、被測纜索彎矩等數(shù)據(jù)計算纜索的張力；
通信接口單元，用于跟其他通信設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；
顯示輸出單元，用于將纜索張力測量結(jié)果顯示在顯示單元上；
微處理器中的軟件處理流程如附圖4所示。
所述液壓千斤頂還包括本體部件和手柄部件，所述本體部件包括固定在缸 體5上的殼體33，殼體33—端的容腔內(nèi)裝有油囊8，裝入缸體5另一端孔中、并能在所述另一端孔中滑動的小柱塞25，小柱塞25外端圓柱面上套有彈簧29， 與小柱塞25固定成一體的彈簧墊上的圓柱銷12與前后兩連桿28、 27的一端鉸 接，前后兩連桿28、 27的另一端分別通過前后圓柱銷與手柄一端的曲拐32、 38 鉸接。所述的手柄部件包括兩個手柄30、 13，兩個手柄一端的曲拐32、 38，分 別與殼體33另一端兩個凸塊26、 9上的圓柱銷27、 11鉸接；為了防止在使用 過程中兩手相撞，在兩個手柄30、 38中部分別有方向相反的凸臺16、 15，在兩 個手柄一端的曲拐32、 38上裝有分別能繞圓柱銷27、 11轉(zhuǎn)動的限位片31、 10。
本發(fā)明的液壓千斤頂工作過程可分為吸油過程，排油及張力測量過程，測量 結(jié)束后的復(fù)位過程，現(xiàn)將每個過程作如下描述
吸油過程當(dāng)雙手分別握住手柄13、 30并松開時，小柱塞25在彈簧29的作 用下向右運(yùn)動，裝在油囊8中的油，經(jīng)過進(jìn)油單向閥23，孔24進(jìn)入小柱塞25向 右運(yùn)動后形成的容腔，這時單向閥22和卸荷球閥20在卸荷旋鈕6旋緊的作用下， 均處于關(guān)閉狀態(tài)，同時小柱塞25向右運(yùn)動，通過與小柱塞25固定的圓柱銷12 帶動前后連桿28、 37也向右運(yùn)動，連桿28、 37向右運(yùn)動時，分別通過圓柱銷14、 36經(jīng)兩個手柄13、 30，前端的曲拐32、 38繞著與殼體33固定一體的兩個凸塊 26、 9上的圓柱銷27、 ll回轉(zhuǎn)，此時手柄13、 30漸漸張開。
排油及張力測量過程當(dāng)雙手分別握住兩個已經(jīng)張開的手柄13、 30并向內(nèi)用 力運(yùn)動時，手柄13、 30分別繞圓柱銷11、 27轉(zhuǎn)動，手柄13、 30前端的曲拐38、 32通過圓柱銷36、 14分別帶動連桿37、 28向左運(yùn)動，再通過與小柱塞25固定 成一體的圓柱銷12，帶動小柱塞25向左運(yùn)動，使小柱塞25底部容腔中的液壓油 通過單向閥22排出，進(jìn)入活塞19底部容腔，推動活塞19和與活塞19固定在一 體的測量桿2向左運(yùn)動，通過檢測測量桿2的位移和活塞19上的作用壓力測量纜 索的內(nèi)張力T，在測量過程中進(jìn)油單向閥23和卸荷球閥20在卸荷旋鈕6旋緊的 作用下均處于關(guān)閉狀態(tài)，通過反復(fù)進(jìn)行吸油、排油過程，測量桿2逐漸向左運(yùn)動
13使纜索40在徑向上產(chǎn)生變形位移，通過檢測變形位移量S y以及活塞19上的作 用壓力F'來計算纜索的內(nèi)張力，并同時壓縮彈簧34，因此在計算實(shí)際測量作用力 F時必須考慮壓縮彈簧34的作用反力F"以及由于纜索發(fā)生形變所產(chǎn)生的抗彎力 Fw，計算公式如(1)所示
F二F'-m廣州 (1) 式中F為實(shí)際測量作用力，P為在活塞19上的作用力，F(xiàn)"(^y)為壓縮彈簧 34的作用反力，F(xiàn)w (5力為由于纜索變形所產(chǎn)生的彈性反力。被測纜索的受力分 析如附圖2所示。
測量結(jié)束后的復(fù)位過程當(dāng)纜索張力測量結(jié)束后，旋松卸荷旋鈕6，卸荷球 閥20打開，活塞19在彈簧34的彈性力的作用下，使活塞19向右運(yùn)動，活塞19 的底部容腔中的液壓油通過孔21、卸荷球閥20、孔7排入油囊8中，活塞19和 測量桿2復(fù)位。
所述的被測纜索直徑估算單元，用于估算被測纜索的直徑，由于纜索變形所 產(chǎn)生的彈性反力是與被測纜索的直徑相關(guān)，因此在測量時需要獲得被測纜索的直 徑，在本發(fā)明中纜索直徑估算方法是根據(jù)公式(2)條件剛滿足時測量活塞19的 位移量來估算的，
<formula>formula see original document page 14</formula>公式(2)條件剛滿足時，表示測量桿2已經(jīng)與被測纜索40相接觸，從測量 桿2的位移來估算出被測纜索40的直徑D;
被測纜索彎矩估算單元，根據(jù)估算被測纜索的直徑以及所述的位移傳感器測 量到的變形量估算被測纜索彎矩；也就是為了求得公式(1)中的F, (3力，本 發(fā)明中采用實(shí)驗(yàn)法得到不同纜索的直徑d和變形量^K為變量的被測纜索彎矩曲 線，因此只要獲得了直徑d和變形量^少就可求得被測纜索彎矩F㈱(^y);
纜索張力測量單元，根據(jù)壓力傳感器和位移傳感器的測量數(shù)據(jù)、橋臂的長度、 被測纜索彎矩等數(shù)據(jù)計算纜索的張力；根據(jù)橋臂長度D、變形量c^、活塞19的面積A以及壓力傳感器測量到的在活塞19的作用力P，纜索張力計算方法可以由 公式(3)來表示，
<formula>formula see original document page 15</formula>式中D為橋臂長度，3少為變形量，A為活塞的面積，P為液壓油的壓力，
Fw (々)為在變形量為^時的被測纜索彎矩，,(^0為在變形量為&時的復(fù)位 彈簧的力。
理想的張力測量是從外作用力為零處開始計算的，如附圖3所示；但是實(shí)際 上由于編絞類的纜索存在著力不穩(wěn)定區(qū)域，如附圖6所示，因此在測量編絞類的 纜索張力時需要排除這一段力不穩(wěn)定區(qū)域的影響，在本發(fā)明中將這個誤差考慮到 被測纜索彎矩F^ (^;)中，因此需要對每一種編絞類的纜索在沒有張力作用下測 量其纜索彎矩F, W力數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)保存到纜索直徑與彎矩的數(shù)據(jù)庫中， 以便測量時利用這些數(shù)據(jù)。
為了提高測量精度，本發(fā)明中對與被測纜索的接觸采用整圓的小圓輪，如附 圖5所示，由于在測量中已經(jīng)考慮了力不穩(wěn)定區(qū)域的影響，小圓輪與被測纜索的 點(diǎn)接觸方式是有助于提高橋臂長度D的計算精度的。
權(quán)利要求
1、一種智能便攜式纜索張力測量儀，其特征在于所述智能便攜式纜索張力測量儀包括用于產(chǎn)生纜索張力測量作用力的液壓千斤頂、橋臂、壓力傳感器、位移傳感器以及用于根據(jù)壓力傳感器和位移傳感器的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行纜索張力測量的微處理器，所述的液壓千斤頂包括缸體和測量力發(fā)生部件，在缸體一端的容腔內(nèi)裝有活塞，活塞與一端伸出缸體外的測量桿固定連接，所述的測量力發(fā)生部件包括測量桿與活塞之間裝有彈簧，缸體外有凸緣，橋臂、端蓋和擋圈固定連接后，擋圈與缸體外圓柱面之間轉(zhuǎn)動配合，端蓋上裝有位移傳感器；缸體中部分別設(shè)有一端與活塞底部容腔連通、另一端與小柱塞底部容腔連通的單向閥，一端與油囊連通、另一端與活塞底部容腔連通的卸荷球閥，以及一端與油囊連通、另一端與小柱塞底部容腔連通的進(jìn)油單向閥；在與活塞底部容腔連通的缸體中部引出一個測量液壓油的壓力的測量孔，在測量孔上安裝壓力傳感器；所述的橋臂與端蓋固定連接，所述壓力傳感器和位移傳感器的輸出與所述微處理器連接；所述微處理器包括數(shù)據(jù)讀取單元，用于讀取壓力傳感器和位移傳感器的測量數(shù)據(jù)；被測纜索直徑估算單元，用于估算被測纜索的直徑，根據(jù)公式(2)條件剛滿足時測量千斤頂?shù)幕钊奈灰屏縼砉浪鉌*-F**(δy)≥0(2)其中，F(xiàn)*為在千斤頂?shù)幕钊系淖饔昧?，F(xiàn)**(δy)為千斤頂?shù)膲嚎s彈簧的作用反力；公式(2)條件剛滿足時，表示千斤頂?shù)臏y量桿已經(jīng)與被測纜索相接觸，測量桿的位移等于被測纜索的直徑d；被測纜索彎矩估算單元，用于采用實(shí)驗(yàn)法得到不同纜索的直徑d和變形量δy為變量的被測纜索彎矩曲線，根據(jù)獲得的被測纜索的直徑d和變形量δy求得被測纜索彎矩F***(δy)；纜索張力測量單元，用于根據(jù)壓力傳感器和位移傳感器的測量數(shù)據(jù)、橋臂的長度、被測纜索彎矩數(shù)據(jù)計算纜索的張力根據(jù)橋臂長度D、變形量δy、活塞19的面積A以及壓力傳感器測量到的在活塞19的作用力P，纜索張力計算方法由公式(3)來表示式中D為橋臂長度，δy為變形量，A為活塞的面積，P為液壓油的壓力，F(xiàn)***(δy)為在變形量為δy時的被測纜索彎矩，F(xiàn)**(δy)為在變形量為δy時的復(fù)位彈簧的力。
2、 如權(quán)利要求1所述的智能便攜式纜索張力測量儀，其特征在于所述微處理 器還包括通信接口單元，用于跟通信設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；顯示輸出單元，用于將纜索張力測量結(jié)果顯示在顯示單元上。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的智能便攜式纜索張力測量儀，其特征在于所述的 液壓千斤頂還包括本體部件和手柄部件；所述本體部件包括固定在缸體上的殼體，殼體一端的容腔內(nèi)裝有油囊，裝入缸 體另一端孔中、并能在所述另一端孔中滑動的小柱塞，小柱塞外端圓柱面上套 有彈簧，與小柱塞固定成一體的彈簧墊上的圓柱銷與前后兩連桿的一端鉸接， 前后兩連桿的另一端分別通過前后圓柱銷與手柄一端的曲拐鉸接； 所述的手柄部件包括兩個手柄，兩個手柄一端的曲拐分別與殼體另一端兩個凸 塊上的圓柱銷鉸接，在兩個手柄中部分別有方向相反的凸臺，在兩個手柄一端的曲拐上裝有分別能繞圓柱銷轉(zhuǎn)動的限位片,
全文摘要
一種智能便攜式纜索張力測量儀，包括用于產(chǎn)生纜索張力測量作用力的液壓千斤頂、橋臂、壓力傳感器、位移傳感器以及用于根據(jù)壓力傳感器和位移傳感器的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行纜索張力測量的微處理器，微處理器包括數(shù)據(jù)讀取單元，用于讀取壓力傳感器和位移傳感器的測量數(shù)據(jù)；被測纜索直徑估算單元，用于估算被測纜索的直徑；被測纜索彎矩估算單元，用于采用實(shí)驗(yàn)法得到不同纜索的直徑d和變形量δy為變量的被測纜索彎矩曲線，根據(jù)被測纜索的直徑d和變形量δy求得被測纜索彎矩F^***(δy)；纜索張力測量單元，用于根據(jù)壓力傳感器和位移傳感器的測量數(shù)據(jù)、橋臂的長度、被測纜索彎矩數(shù)據(jù)計算纜索的張力。本發(fā)明測量范圍廣、測量精度高、攜帶方便、智能化程度高。
文檔編號G01L5/04GK101532894SQ20091009773
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
發(fā)明者李順成, 楊燕萍, 湯一平, 閆晨光 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)