[实用新型]一种金属结构裂纹实时监控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金属结构裂纹实时监控装置，特别是涉及一种新型应变片的金属结构裂纹实时监控装置。

背景技术

机械零件长期在机械载荷、循环载荷、温度载荷、腐蚀环境等条件下，金属的材料会产生疲劳破坏，形成裂纹。只要应力低于临界应力，裂纹扩展到一定程度就会停止。反之，只要应力达到或大于临界应力，裂纹将继续扩展直到破坏。因此，只要能够很好的监测裂纹，在裂纹扩展到临界长度之前将裂纹处理，就可以避免发生事故。

目前用到的裂纹检测方法有磁粉检测，涡流技术检测，声发射检测等。声发射检测所具有的高响应速度和高敏感程度等特性，能在构件或板材的早期发现其内部细小缺陷，在辨别和确定裂纹扩展故障的变化方面有着不可比拟的优势，但是成本较高、噪声会造成干扰，实时监控困难。涡流技术检测是利用电涡流特点制作一个传感器，利用电磁感应检测裂纹扩展情况，优势是传感器由许多小探头线圈按照特定的结构密布在平面或曲面上，构成传感器阵列，方便检测复杂表面或大面积金属表面，结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量范围大、抗干扰能力强，特别是有非接触测量的优点。但是被测体中电涡流场作用的深度由频率、材料导电率、导磁率决定。因此如果被测体太薄，将会造成电涡流作用不够，使传感器灵敏度下降。因此在实际使用受到限制。磁粉检测灵敏度高，但是不能定量检测，而且无法实现自动化，操作比较麻烦。另外，有学者提出用电位法监控裂纹，即在有裂纹的金属结构表面通过阳极氧化和热喷涂工艺在铝合金试样表面制备了与金属基体结合紧密的厚度约为3μm传感器涂层，然后检测极电位差，从而实时监控裂纹扩展的长度，由于复杂的涂层处理，这种方法不便应用与现场监控，而且传感器结构复杂，连线也很复杂，操作很不方便。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于新型应变片的金属结构裂纹实时监控装置，能够通过应变片信号，在裂纹扩展时进行实时监控，确定裂纹扩展位置，并在危险位置发出报警。由于应变片在多处位置收集信号，能通过不同点的信号确定裂纹长度，避免发生事故。 

本实用新型实现上述目的的技术方案是：包括多组敏感栅组成的应变片、高精度的A/D转换器、单片机、第一信号灯、第二信号灯、第三信号灯、液晶显示器、蜂鸣器、电源。A/D转换器的一端与应变片的引线相连接，另一端与单片机P1.0口连接。第一信号灯、第二信号灯、第三信号灯分别与单片机P2.3，P2.5，P2.7口相连接。液晶显示器与单片机P3口连接。蜂鸣器与单片机P2.0口连接。电源正常工作电压为+5V，接在单片机电源接口。

本实用新型的优点：

1.应变片分辨力高，能测出极微小的应变，如1-2微应变。误差较小，一般小于1%。尺寸小、重量轻、成本低的优点。

2.实际应用中，只要对应变片的电阻值进行比较，而不需要精密测量。

3.所用仪器较少，结构简单，连接方便。

附图说明

图1为本实用新型应变片结构示意图。

图2为本实用新型的硬件系统框图。

图3为本实用新型的流程框图。

图中：1.裂纹，2.敏感栅，3.基底，4.引线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细说明：

如图2所示，包括多组敏感栅２组成的应变片、高精度的A/D转换器、单片机、第一信号灯、第二信号灯、第三信号灯、液晶显示器、蜂鸣器、电源。A/D转换器为ADS1232，其一端与应变片的引线４相连接，另一端与单片机STC89C52的P1.0口连接。第一信号灯、第二信号灯、第三信号灯分别与单片机STC89C52的P2.3，P2.5，P2.7口相连接。液晶显示器与单片机STC89C52的P3口连接。蜂鸣器与单片机STC89C52的P2.0口连接。电源正常工作电压为+5V，接在单片机STC89C52的电源接口。

图1所示为新型应变片结构，包括敏感栅２、基底3、引线4，与一般应变片结构差别在于连接多片敏感栅2。