[发明专利]一种带有温度和拉力修正功能的位移测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及位移测量装置，特别涉及一种在建筑结构耐火试验中使用的带有温度和拉力修正功能的位移测量装置及方法。

背景技术

    现有位移测量装置基本都是将位移传感器固定到底座上，再与需要测量的点通过钢丝绳或其他柔性连接直接相连。当测点移动时，通过钢丝绳或其他柔性连接带通位移传感器的测量机构移动，测得测点的移动数值，并通过数据线传输到无纸记录仪将数值读出或存储，如图1所示。当测点周围环境较高时，钢丝绳会产生热膨胀，从而影响测量结果。现有装置无法对此进行修正。为了提高测量精度，一般都会通过施加拉力使钢丝绳保持张紧，这种拉力也会使钢丝绳拉伸，从而影响测量结果，现有装置也无法对此进行修正。位移传感器的测量机构只有一个移动方向，现有装置在使用时需要将测量机构近似对准测点，给使用带来不便。

发明内容

鉴于现有位移测量装置存在的不足，本发明提供一种带有温度和拉力修正功能的位移测量装置及方法。采用本装置可以对温度影响和拉力影响进行修正、且测点可以在任何角度均可测量。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种带有温度和拉力修正功能的位移测量装置，其特征在于：包括挂钩/磁钩、支撑结构、钢丝绳、位移传感器、力传感器、滑轮、无纸记录仪和数据线，所述支撑结构由一块底板和两根焊接在底板上的支撑杆构成，两根支撑杆顶部互相焊接，并固定连接滑轮；支撑结构的底板中央固定一台力传感器，力传感器的测量面固定一台位移传感器；位移传感器的测量端连接一条钢丝绳；钢丝绳在滑轮中穿过，通过挂钩/磁钩固定到需要测量的点上；钢丝绳在挂钩/磁钩处向滑轮方向间隔布置若干个热电偶K₀～K_n，若干个热电偶K₀～K_n、位移传感器和力传感器通过数据线分别接到无纸记录仪上。

本发明所述的采用带有温度和拉力修正功能的位移测量装置的测量方法，其特征在于：首先打开无纸记录仪并调试，确保位移传感器、力传感器和热电偶运作正常，打开无纸记录仪的记录功能，开始记录位移传感器、力传感器和热电偶的数据，试验结束后，将记录的数据从无纸记录仪7导入电脑中，对测量数据进行温度和拉力修正： 

假设已知初始时刻环境温度为Ｔ；钢丝绳总长为L，直径为b，弹性模量为E，线热膨胀系数为；在t时刻，实际位移为ｄ，位移传感器直接测得的位移值为d`，拉力传感器测得的拉力为F，热电偶K<sub>0</sub>、K<sub>1</sub>、K<sub>2</sub>、K<sub>3</sub>…K<sub>n</sub>测得的温度分别为T<sub>0</sub>、T<sub>1</sub>、T<sub>2</sub>、T<sub>3</sub>…Ｔ<sub>n</sub>；依据ｔ时刻钢丝绳不同位置的温度和钢丝绳拉力，对位移传感器直接测得的位移值ｄ`进行修正，其中对钢丝绳L₁—L_n中任意一段L_i的温度的修正依据以下公式：

---------------------（1）  

对整段钢丝绳进行拉力修正，修正公式为：

    -------------------------（2）

则对温度和拉力影响进行修正，依据（1）式和（2）式得到的实际位移为：

 ------（3）针对每一时刻的位移进行温度和拉力修正，依据式（3）即可得到每一时刻测点的准确位移数值。

本发明的有益效果是：在测量位移的同时，可以实现对钢丝绳各部分温度的测量，从而可以对测量结果进行温度修正，抵消因为环境温度造成的对测量精度的影响；同时，也可以实现通过测量位移传感器所受的拉力，得到钢丝绳收到的拉力，从而对测量结果进行拉力修正，抵消因为拉力造成的对测量精度的影响。钢丝绳通过支撑结构顶部的滑轮再与测点相连接，可以不用调整位移传感器方向直接测量任何角度方向的测点。由此可见，相对于现有位移测量装置，可以对外界温度和拉力导致的钢丝绳变形进行修正，从而得到更精确的位移测量数据；同时测点所处的方向不受限制，降低了测量的难度。整体结构可靠，原理明确，可操作性强。

附图说明

图1是现有位移测量装置结构示意图；

图2是本发明的位移测量装置结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚理解本发明，以下结合附图和实施例详细描述。