本实用新型涉及一种智能三弦结构的轴力计，涉及到支撑轴力测量、结构安全监测领域。

背景技术：

支撑轴力的变化是衡量钢钢支撑结构是否处于正常营运状态的重要标志。如果实际支撑轴力偏离了设计支撑轴力，这种偏离不仅会使钢支撑之间产生偏载（偏载是导致钢钢支撑断裂的主要原因之一）。通过对钢支撑支撑轴力的在线监测，不仅获得钢钢支撑支撑轴力的动态变化趋势，为总体上评价钢支撑的技术状况提供依据，同时也能在一定程度上发现地铁基坑防护系统是否完好，为钢钢支撑的及时维护提供客观依据。

传统支撑轴力测量的方法主要有承压式压力传感器，即单弦轴力计、压力环类传感器，由于采用直接承压式测量，传感器的体积较大，安装难度较大。在安装时，由于传感器无法绝对居中，以及无法保证安装接触面的光洁度，因此会导致轴力计出现偏载的情况，使得测量值存在较大的误差，工程应用时存在一定的不足。

另外，传统单弦普通轴力计仅为单弦线圈结构，无温度传感器，在需要进行温度补偿时缺乏温度数据。且对于初始频率、产品编号、生产日期等信息无法自动识别，需要在计算物理量时，通过出厂时的记录表进行查询。无法智能识别、获取出厂信息，智能化程度较低。

传统单弦轴力计在支撑轴力测量方法或产品在一段时间内，有一定的应用，但其安装难度、偏载等问题影响一定的推广应用，且智能化程度较低，难以推广应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种智能三弦结构的轴力计，可在钢支撑安装过程中将传感器安装于钢支撑静止端，可用于钢支撑支撑轴力测量。

本实用新型为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种智能三弦结构的轴力计，该轴力计的内部设置有三组钢弦结构、温度传感器、单总线存储器；

所述三组钢弦结构均匀分布在受力主体承压面；

该轴力计的外圈设置有支架体，该支架体外侧固定有多个安装支架的撑脚和与轴力计固定的支架固定螺丝，在支架体内部有受力主体，在支架体的端面有装弦孔。

进一步的，所述三组钢弦结构的一端设置有夹弦器。

进一步的，轴力计的输出端有一根六芯电缆。

振弦传感器因其结构简单、稳定性高、抗干扰能力强、测量精度高等优点普遍应用于岩土工程监测行业，具有很大的市场使用率。振弦式传感器是目前国内外普遍重视和广泛应用的传感器。振弦式传感器具有结构简单、坚固耐用、抗干扰能力、测值可靠、精度与分辨力高和稳定性好等优点；其输出为频率信号，便于远距离传输，广泛应用于岩土工程中。

因此为了解决传统单弦轴力计易出现偏载的情况，本设计采用三弦结构，均匀分布在受力主体承压面。在进行力值计算时，采用三弦的频率与初始频率差值平方的加权均值进行计算。基本方法是：三个振弦式传感器的初始频率分别是f10、f20、f30，测量值分别为f11、f21、f31，角度值则为：k*[（f11-f10）²+（f21-f20）²+（f31-f30）²]/3。其中K值为标定系数，通过测量值与实际力值标定拟合得到，一般在传感器出厂时进行标定得到。当实际出现偏载时，由于三弦的均匀分布于承压面，使得当一根钢弦偏载时，加权另外两根弦的计算值，即可平均计算值，使得测量值更加准确。

本实用新型的有益效果：

本实用新型采用三弦设计解决传统单弦时的偏载问题，同时使用单总线智能器件完成温度、初始信息存储的功能。

附图说明

图1为本实用新型的内部结构示意图；

图2为本实用新型的安装示意图；

图3为本实用新型钢弦结构的截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述：

一种智能三弦结构的轴力计，该轴力计的内部设置有三组钢弦结构1、2、3、温度传感器4、单总线存储器5；

所述三组钢弦结构1、2、3均匀分布在受力主体15承压面；

该轴力计的外圈设置有支架体12，该支架体12外侧固定有多个安装支架的撑脚11和与轴力计固定的支架固定螺丝13，在支架体12内部有受力主体15，在支架体12的端面有装弦孔14。

所述三组钢弦结构1、2、3的一端设置有夹弦器21。

轴力计的输出端有一根六芯电缆6。

本设计采用三弦结构，均匀分布在受力主体承压面。在进行力值计算时，采用三弦的频率与初始频率差值平方的加权均值进行计算。基本方法是：三个振弦式传感器的初始频率分别是f10、f20、f30，测量值分别为f11、f21、f31，角度值则为：k*[（f11-f10）²+（f21-f20）²+（f31-f30）²]/3。其中K值为标定系数，通过测量值与实际力值标定拟合得到，一般在传感器出厂时进行标定得到。当实际出现偏载时，由于三弦的均匀分布于承压面，使得当一根钢弦偏载时，加权另外两根弦的计算值，即可平均计算值，使得测量值更加准确。

列举功能说明：

为实现温度采集、初始信息的存储功能，本设计采用1-Wire单总线智能器件，其中温度采用DS18B20，其在-20℃~+85℃范围内测量精度为±0.5℃，可满足工程测量应用。初始信息存储的功能，采用DS2406实现，其容量为1Kbit，与DS18B20同为1-wire单总线结构，可采用两线制进行通信，即为数字线、GND即可完成寄生供电、通信的功能。为满足工程需要，一般讲振弦传感器根弦的初始频率、出厂日期、出厂编号等信息存储于单总线EEPROM内部，在采集时进行读取计算，无须人工查表，提高传感器智能化程度。

带存储器的双路可寻址开关DS2406提供了一种简便的方法，通过1-Wire总线远程控制一对漏极开路晶体管和回读每个晶体管的逻辑电平，从而实现闭环控制。每个DS2406都具有工厂刻度在片内的64位ROM注册码，以提供有保证的、绝对可追溯的唯一身份。该器件的1024位EPROM可以用作电子标签，保存诸如开关信息、物理位置、安装日期之类的信息。与DS2406的通信遵循Dallas Semiconductor标准的1-Wire协议，可以通过更少的硬件，如微处理器的一个端口引脚来实现。多个DS2406器件可同时挂接在一个公用的1-Wire网络上，且彼此可以独立工作。

安装说明：

在钢支撑安装时，将传感器安装于钢支撑的静止端，并保持居中。安装完成后，应使用采集仪进行数据采集，检查线路是否正常。