[发明专利]一种用于测量结构在地震作用下层间位移的便携式测试系统

说明书

本发明公开了一种用于测量结构在地震作用下层间位移的便携式测试系统，将测试感光条与微型激光发射器、信号放大器、无线发射装置连接形成闭合电路，同时，与无线接收装置共同构成整个测试系统。微型激光发射器与测试感光条在整个系统中作为测试模块，将微型激光发射器与测试感光条分别粘贴于被测量结构模型的底部和顶部，且保证底部激光束能够准确照在粘贴于顶板的测试感光条上。本发明基于充分利用光导材料在无光的状态下呈绝缘性，在有光的状态下呈导电性的特点；该系统采用无线发射与接收装置进行数据传输，具有便捷、高效、精度较高等特点，对模型试验测试的发展具有十分重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种用于测量结构在地震作用下层间位移的便携式测试系统，属于土木工程测试技术领域，尤其涉及模型试验测试技术领域。

背景技术

振动台模型试验可以有效弥补由于地下工程结构经历强地震考验少所致的抗震性能经验数据缺失的不足，且还具有帮助人们揭示现场不易观察到的地下结构破坏形态、为数值模拟方法提供有效性验证等诸多用途，是目前应用最为广泛的一种结构抗震试验方法。但是，当前在模型试验中结构层间相对位移的测试手段较少，且各自具有一定的局限性。尤其对于地下结构离心机振动台试验而言，模型结构埋藏于土体中，从外部无法直接对结构进行测试；由于模型缩尺过大使得模型结构内部有限空间过小，导致从结构内部直接测试结构层间相对位移较难实现；结构内部传感器通常采用导线进行数据采集，相对较为不便，且对于液化场地模型结构内部防水处理较为不利。

本发明基于充分利用光导材料在无光的状态下呈绝缘性，在有光的状态下呈导电性的特点，设计一种用于测量结构在地震作用下层间位移的便携式测试系统，且该系统采用无线发射与接收装置进行数据传输，具有便捷、高效、精度较高等特点，对模型试验测试的发展具有十分重要的意义。

发明内容：

为了解决模型试验中模型结构层间相对位移较难测试的问题，本发明公开一种用于测量结构在地震作用下层间位移的便携式测试系统。

为解决上述技术问题，将测试感光条与微型激光发射器、信号放大器、无线发射装置连接形成闭合电路，同时，与无线接收装置共同构成整个测试系统。微型激光发射器与测试感光条在整个系统中作为测试模块，将微型激光发射器与测试感光条分别粘贴于被测量结构模型的底部和顶部，且保证底部激光束能够准确照在粘贴于顶板的测试感光条上。试验过程中，首先打开激光发射装置提供光源激励；当结构模型在地震激励下产生相对的层间位移时，激光束在反光条上进行相对运动。当激光照在光导电阻上时，该闭合电路形成通路，且同时输出激光照在光导电阻位置处的电阻阻值。每个电阻对应一个刻度，激光的光束移动的相对位移以电阻的形式被记录。信号放大装置与无线发射装置作为数据传输模块，将感光条中产生的电信号有效地传输到采集装置。无线接收装置整个系统中单独作为数据采集模块，通过无线传输的方式将电信号进行接收和储存。

进一步地，所述感光条内部采用的光导材料均为微米级材料，电路中的电源为微型电源(例如纽扣电池)，为该系统的便携性提供可能。

进一步地，所述信号放大装置对所测得电阻信号进行放大，有效解决微型电路中数据信号微弱，且在传输过程中受外界影响显著的问题。

进一步地，所述无线发射与无线接受装置对放大后的信号进行传输与接收，避免模型试验过程中使用导线传输不便且受传输线质量显著的问题。

本发明的工作原理是：利用光导材料在无光的状态下呈绝缘性，在有光的状态下呈导电性的特点，用光导电阻的阻值记录结构顶底板的相对位移；利用无线传输技术保证复杂工况下的信号质量。

本发明中的测试感光条，利用光导材料在无光的状态下呈绝缘性，在有光的状态下呈导电性的特点，将光信号有效地转化为电流信号；通过使不同阻值的光导电阻与位移刻度(长度)一一对应，实现了电信号数据与位移数据的统一，从而可以较好地测试结构的层间相对位移对模型试验测试的发展具有十分重要的意义。