具有自检测功能的隔震支座及其自检测方法
阅读：2发布：2020-05-11
专利汇可以提供具有自检测功能的隔震支座及其自检测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种具有自检测功能的 隔震 支座及其自检测方法，其中，隔震支座包括：隔震支座本体、 信号 发生器和信号采集仪，其中，隔震支座本体的一面设置有激振器，且隔震支座本体的相对于一面的另一面设置有振动 传感器 ；信号发生器用于发送振动驱动信号至激振器，以控制激振器振动；信号采集仪用于获取振动传感器采集的振动反馈信号；对振动反馈信号进行时域、频域及时频 信号处理 ，提取其损伤特征，判断隔震支座的损伤情况。该隔震支座可以实现叠层 橡胶 隔震支座内部损伤的 无损检测 ，简单易实现。，下面是具有自检测功能的隔震支座及其自检测方法专利的具体信息内容。
1.一种具有自检测功能的隔震支座，其特征在于，包括：
隔震支座本体，所述隔震支座本体的一面设置有激振器，且所述隔震支座本体的相对于所述一面的另一面设置有振动传感器；
信号发生器，用于发送振动驱动信号至所述激振器，以控制所述激振器振动；
信号采集仪，用于获取所述振动传感器采集的振动反馈信号。
2.根据权利要求1所述的具有自检测功能的隔震支座，其特征在于，所述隔震支座本体包括：
第一连接板，所述第一连接板上设置有所述激振器；
第二连接板，所述第二连接板上设置有所述振动传感器；
叠层橡胶隔震单元，所述叠层橡胶隔震单元设置于所述第一连接板和所述第二连接板之间。
3.根据权利要求2所述的具有自检测功能的隔震支座，其特征在于，还包括：
铅芯，所述铅芯设置于所述第一连接板和所述第二连接板之间，且设置于所述叠层橡胶隔震单元之内。
4.根据权利要求2所述的具有自检测功能的隔震支座，其特征在于，所述第一连接板上设置有第一凹槽，以嵌入所述激振器。
5.根据权利要求2所述的具有自检测功能的隔震支座，其特征在于，所述第二连接板上设置有第二凹槽，以嵌入所述振动传感器。
6.根据权利要求1所述的具有自检测功能的隔震支座，其特征在于，所述激振器为压电陶瓷激振器、电磁激振器或者超声换能器。
7.根据权利要求1所述的具有自检测功能的隔震支座，其特征在于，所述振动传感器为压电陶瓷传感器、加速度传感器、速度传感器或位移传感器。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的隔震支座的自检测方法，其特征在于，所述隔震支座包括隔震支座本体，所述隔震支座本体的一面设置有激振器，且所述隔震支座本体的相对于所述一面的另一面设置有振动传感器，其中，所述方法包括以下步骤：
通过信号发生器发送振动驱动信号至激振器，以控制所述激振器振动；
通过信号采集仪获取所述振动传感器采集的振动反馈信号；以及
对振动反馈信号进行时域、频域及时频信号处理，提取其损伤特征，判断隔震支座的损伤情况。
具有自检测功能的隔震支座及其自检测方法
技术领域
背景技术
[0002] 过去多年来，基础隔震技术的提出给建筑结构抗震提出了新的解决方案，它改变了传统结构中采用承重结构体系直接抵御地震作用的思路，通过在建筑结构底层设置隔震层来有效降低地震作用，能够更有效地保护房屋结构以及室内设备的安全，可显著提升建筑结构震后功能可恢复能力，具有传统抗震技术无可比拟的优越性。
[0003] 但是隔震支座在安装完成后很难再进行其损伤状态的检测，难以判断其工作状态。隔震支座在长期使用或者经历地震后，工作状态和损伤情况如何，隔震结构的安全性如何，也都难以评估，亟待解决。
发明内容
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006] 本发明的另一个目的在于提出一种具有自检测功能的隔震支座及其自检测方法。
[0007] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种具有自检测功能的隔震支座，包括：隔震支座本体，所述隔震支座本体的一面设置有激振器，且所述隔震支座本体的相对于所述一面的另一面设置有振动传感器；信号发生器，用于发送振动驱动信号至所述激振器，以控制所述激振器振动；信号采集仪，用于获取所述振动传感器采集的振动反馈信号；对振动反馈信号进行时域、频域及时频信号处理，提取其损伤特征，判断隔震支座的损伤情况。
[0008] 本发明实施例的具有自检测功能的隔震支座，可以实现叠层橡胶隔震支座内部损伤的无损检测。然后，通过对振动反馈信号进行时域、频域及时频信号处理，提取其损伤特征，可以判断隔震支座内部橡胶与铅芯剥离、橡胶老化、以及铅芯断裂等损伤情况，简单易实现。
[0009] 另外，根据本发明上述实施例的具有自检测功能的隔震支座还可以具有以下附加的技术特征：
[0010] 进一步地，在本发明的一个实施例中，所述隔震支座本体包括：第一连接板，所述第一连接板上设置有所述激振器；第二连接板，所述第二连接板上设置有所述振动传感器；叠层橡胶隔震单元，所述叠层橡胶隔震单元设置于所述第一连接板和所述第二连接板之间。
[0011] 可选地，在本发明的一个实施例中，还包括：铅芯，所述铅芯设置于所述第一连接板和所述第二连接板之间，且设置于所述叠层橡胶隔震单元之内。
[0012] 可选地，在本发明的一个实施例中，所述第一连接板上可以设置有第一凹槽，以嵌入所述激振器。
[0013] 可选地，在本发明的一个实施例中，所述第二连接板上可以设置有第二凹槽，以嵌入所述振动传感器。
[0014] 可选地，在本发明的一个实施例中，所述激振器可以为压电陶瓷激振器、电磁激振器或者超声换能器。
[0015] 可选地，在本发明的一个实施例中，所述振动传感器可以为压电陶瓷传感器、加速度传感器、速度传感器或位移传感器。
[0016] 为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种如上述实施例所述的隔震支座的自检测方法，所述隔震支座包括隔震支座本体，所述隔震支座本体的一面设置有激振器，且所述隔震支座本体的相对于所述一面的另一面设置有振动传感器，其中，所述方法包括以下步骤：通过信号发生器发送振动驱动信号至激振器，以控制所述激振器振动；通过信号采集仪获取所述振动传感器采集的振动反馈信号；对振动反馈信号进行时域、频域及时频信号处理，提取其损伤特征，判断隔震支座的损伤情况。
[0017] 本发明实施例的隔震支座的自检测方法，可以实现叠层橡胶隔震支座内部损伤的无损检测。然后，通过对振动反馈信号进行时域、频域及时频信号处理，提取其损伤特征，可以判断隔震支座内部橡胶与铅芯剥离、橡胶老化、以及铅芯断裂等损伤情况，简单易实现。
[0019] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0020] 图1为根据本发明实施例的具有自检测功能的隔震支座的结构示意图；
[0021] 图2为根据本发明一个实施例的具有自检测功能的隔震支座的结构示意图；
[0022] 图3为根据本发明一个实施例的具有自检测功能的隔震支座的工作原理示意图；
[0023] 图4为根据本发明实施例的隔震支座的自检测方法的流程图。
具体实施方式
[0024] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0025] 下面参照附图描述根据本发明实施例提出的具有自检测功能的隔震支座及其自检测方法，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的具有自检测功能的隔震支座。
[0026] 图1是本发明一个实施例的具有自检测功能的隔震支座的结构示意图。
[0027] 如图1所示，该具有自检测功能的隔震支座10包括：隔震支座本体100、信号发生器200和信号采集仪300。
[0028] 其中，隔震支座本体100的一面设置有激振器，且隔震支座本体的相对于一面的另一面设置有振动传感器；信号发生器200用于发送振动驱动信号至激振器，以控制激振器振动；信号采集仪300用于获取振动传感器采集的振动反馈信号；对振动反馈信号进行时域、频域及时频信号处理，提取其损伤特征，判断隔震支座的损伤情况。
[0029] 可以理解的是，本发明实施例的隔震支座10可以完全替换常用的普通隔震支座，从而可以在不改变原有设计和施工的基础上增加自检测的功能，通过对振动反馈信号进行时域、频域及时频信号处理，提取其损伤特征，可以判断隔震支座内部橡胶与铅芯剥离、橡胶老化、以及铅芯断裂等损伤情况，实现无损检测叠层橡胶隔震支座内部损伤的目标，简单易实现。
[0030] 其中，在本发明的一个实施例中，激振器可以为压电陶瓷激振器，振动传感器可以为压电陶瓷传感器。
[0031] 可以理解的是，由于压电材料经济性好，所以本发明实施例可以采用压电材料激振器和传感器，从而有效降低成本。当然，本领域技术人员也可以根据实际情况选择其他材料的激振器和传感器，在此不做具体限定。其中，激振器也可以采用电磁形式的激振器或者超声换能器，传感器可以采用常规的加速度传感器、速度传感器或位移传感器，在此不做具体限定。
[0032] 下面将结合图2对具有自检测功能的隔震支座10的结构进行进一步阐述。
[0033] 进一步地，在本发明的一个实施例中，隔震支座本体100包括：第一连接板110、第二连接板120和叠层橡胶隔震单元130。
[0034] 其中，第一连接110板上设置有激振器400；第二连接板120上设置有振动传感器500；叠层橡胶隔震单元130设置于第一连接板110和第二连接板120之间。
[0035] 可以理解的是，隔震支座本体100的第一连接板110、第二连接板120和叠层橡胶隔震单元130是一个整体，第一连接板110和第二连接板120与叠层橡胶隔震单元130可以通过硫化连接，当然，也可以通过其他方式连接，在此仅作为示例，不做具体限定。其中，叠层橡胶隔震单元130可以多层钢板和橡胶交替叠合而成的，每层钢板与橡胶的连接可以是通过橡胶的硫化连接，橡胶采用普通的橡胶即可。
[0036] 需要说明的是，本发明实施例的隔震支座10可以用于建筑桥梁隔震或者仪器隔振等领域，比如，当用于建筑桥梁隔震领域时，可以安装在建筑物的隔震层(不一定是底层)和桥梁的支墩处。例如，在应用于建筑桥梁隔震领域时，第一连接板110和第二连接板120将会与建筑物中的预埋板相连，具体的安装流程为本领域所公知的，为避免冗余，在此不再对具体安装流程进行赘述。
[0037] 另外，本发明实施例的隔震支座10在具体应用时，本领域技术人员可以根据实际情况设置具体位置及方向，如图2所示，可以是第一连接110在上、第二连接板120在下的设置方式；或者，第一连接110在下、第二连接板120在上的设置方式，在此不做具体限定。
[0038] 可选地，在本发明的一个实施例中，第一连接板110上设置有第一凹槽，以嵌入激振器400。
[0039] 可以理解的是，本发明实施例不仅可以直接在第一连接板110上粘贴激振器400，而且还可以在第一连接板110表面设置凹槽，在凹槽粘贴激振器400，从而通过信号发生器200发出振动驱动信号，驱动激振器400振动。其中，第一凹槽可以根据激振器400的尺寸大小设置，以使得激振器400可以嵌入凹槽中，从而避免激振器400发生碰撞导致损坏的情况。
例如，如图2所示，在激振器400嵌入第一凹槽之后，可以与第一连接板110的表面形成一个整体的平面。
例如，如图2所示，在激振器400嵌入第一凹槽之后，可以与第一连接板110的表面形成一个整体的平面。
[0040] 可选地，在本发明的一个实施例中，第二连接板120上设置有第二凹槽，以嵌入振动传感器500。
[0041] 可以理解的是，本发明实施例不仅可以直接在第二连接板120上粘贴振动传感器500，而且还可以在第二连接板120表面设置凹槽，在凹槽粘贴振动传感器500，振动信号通过第一连接板110、叠层橡胶隔震单元130和第二连接板120传到振动传感器500，通过信号采集仪300获取振动反馈信号。其中，第二凹槽可以根据振动传感器500的尺寸大小设置，以使得振动传感器500可以嵌入第二凹槽中，从而避免振动传感器500发生碰撞导致损坏的情况。例如，如图2所示，在振动传感器500嵌入第二凹槽之后，可以与第二连接板120的表面形成一个整体的平面。
[0042] 可选地，在本发明的一个实施例中，隔震支座本体100还可以包括：铅芯140。其中，铅芯140设置于第一连接板110和第二连接板120之间，且设置于叠层橡胶隔震单元130之内。
[0043] 可以理解的是，本发明实施例的隔震支座10可以适用于无铅芯的普通的叠层橡胶隔震支座，也可以适用于添加有铅芯的铅芯橡胶隔震支座，适用性和实用性较好。其中，铅芯提供了地震下的耗能和静力荷载下所需的屈服强度与刚度，在较低水平力作用下，因具有较高的初始刚度，其变形很少，在地震作用下，由于铅芯的屈服，一方消耗地震能量，另一方面，刚度降低，达到延长结构周期的目的。
[0044] 进一步地，本发明实施例的隔震支座10可以实现叠层橡胶隔震支座内部损伤的无损检测，其原理是利用基于振动的损伤检测技术或超声探伤技术来进行损伤检测，其中，超声探伤的原理和振动探伤原理相同，只是在于超声探伤中，激振器是用的超声换能器，其他均与振动探伤相同。下面将通过具体实施例对具有自检测功能的隔震支座进行进一步阐述。
[0045] 如图3所示，通过信号发生器发出振动驱动信号，驱动压电陶瓷激振器振动，振动信号通过第一连接板、叠层橡胶隔震单元、铅芯和第二连接板传到压电陶瓷传感器，并通过信号采集仪获取振动反馈信号。隔震支座内部橡胶与铅芯剥离、橡胶老化、以及铅芯断裂等损伤发生后，结构的物理特性发生了改变，传感器接收到的信号也会有差别。通过对振动反馈信号进行时域、频域及时频信号处理，提取其损伤特征，可以实现无损检测叠层橡胶隔震支座内部损伤的目标。
[0046] 本发明实施例通过振动检测技术，克服了传统隔震支座难以检测其工作状态和损伤情况的缺点，实现无损检测叠层橡胶隔震支座内部损伤的目标。
[0047] 综上，本发明实施例提出的具有自检测功能的隔震支座，可以实现叠层橡胶隔震支座内部损伤的无损检测。然后，通过对振动反馈信号进行时域、频域及时频信号处理，提取其损伤特征，可以判断隔震支座内部橡胶与铅芯剥离、橡胶老化、以及铅芯断裂等损伤情况，简单易实现。
[0048] 其次参照附图描述根据本发明实施例提出的隔震支座的自检测方法。
[0049] 图4是本发明一个实施例的隔震支座的自检测方法的流程图。
[0050] 如图4所示，如上述实施例所述的隔震支座的自检测方法，隔震支座包括隔震支座本体，隔震支座本体的一面设置有激振器，且隔震支座本体的相对于一面的另一面设置有振动传感器，其中，方法包括以下步骤：
[0051] 在步骤S401中，通过信号发生器发送振动驱动信号至激振器，以控制激振器振动；
[0052] 在步骤S402中，通过信号采集仪获取振动传感器采集的振动反馈信号；
[0053] 在步骤S403中，对振动反馈信号进行时域、频域及时频信号处理，提取其损伤特征，判断隔震支座的损伤情况。
[0054] 需要说明的是，前述对具有自检测功能的隔震支座实施例的解释说明也适用于该实施例的隔震支座的自检测方法，此处不再赘述。
[0055] 根据本发明实施例提出的隔震支座的自检测方法，可以实现叠层橡胶隔震支座内部损伤的无损检测。然后，通过对振动反馈信号进行时域、频域及时频信号处理，提取其损伤特征，可以判断隔震支座内部橡胶与铅芯剥离、橡胶老化、以及铅芯断裂等损伤情况，简单易实现。
[0056] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0057] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
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