[发明专利]一种基于矩形空芯传感器的钢索张力测量装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于电磁传感器技术领域，涉及一种钢索张力测量装置及测量方法。

背景技术

桥梁在一个国家的交通运输和经济发展中占有重要位置。桥梁的检测是保证桥梁安全运营的重要手段，桥梁检测技术的成功开发将起到确保桥梁安全运营，延长桥梁使用寿命的作用，同时通过早期桥梁病害的发现，能够大大节约桥梁的维修费用，频繁大修关闭交通所引起的重大损失，最大程度减小桥梁事故造成的损失。

斜拉索是斜拉桥的一个重要组成部分，斜拉索的工作状态是斜拉桥是否处于正常状态的主要决定因素，所以，能否对斜拉索的索张力进行精确的测量，在很大程度上决定着斜拉桥施工的成败和正常的运营。

目前，斜拉桥索张力测试的方法很多。包括压力表测定、压力传感器测定、频率法，但这些方法缺点是会改变桥梁原有的结构，若钢索已被封闭在灌浆的外罩或管道中，采用以上的方法就无法测量钢索的张力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提出一种钢索张力测量的无损检测装置及测量方法。本发明采用如下的技术方案：

一种基于矩形空芯传感器的钢索张力测量装置，用于测量钢索张力，包括两个矩形空芯传感器、电感测量仪和上位计算机四部分，所述的电感测量仪包括激励信号输出端和测量信号输入端，每个矩形空芯传感器均由在一个矩形空芯上绕制线圈制成，两个矩形空芯传感器宽度均小于待测钢索的直径，两者相互平行，间距不超过250mm，且一个矩形空芯在另一个矩形空芯所在平面的投影与该矩形空芯有相互重叠的部分，从空芯传感器引出的两个接线端连接到电感测量仪的激励信号输出端，电感测量仪的测量信号输入端与另一个空芯传感器两个接线端相连，电感测量仪采集的电感值被送入上位计算机，测量时，两个空芯传感器被置于待测钢索外部，由上位计算机根据电感值通过查表得出钢索的张力值，该表为预先标定的电感值与钢索张力对应关系表。

作为优选实施方式，本发明的基于空芯传感器的钢索张力测量装置，每个矩形空芯传感器的线圈绕线匝数可以介于1-1000之间；绕线直径可在0.01mm-10mm之间。

本发明同时提供一种采用所述的测量装置测量钢索张力的方法，包括下列步骤：

(1)在待测钢索表面上标定A、B两点，将两个矩形空芯传感器分别固定在A、B上，并要求两者相互平行，间距不超过250mm，且一个矩形空芯在另一个矩形空芯所在平面的投影与该矩形空芯有相互重叠的部分；

(2)电感测量仪对一个矩形空芯传感器上激励信号，并测量另一个矩形空芯传感器的电感值，该电感值被送入上位计算机；

(3)计算机根据电感值通过查表得出钢索的张力值，该表为预先标定的电感值与钢索张力对应关系表。

本发明最大优点是没有改变桥梁原有的结构，即使钢索已被封闭在灌浆的外罩或管道中，仍可以采用这一方法。相对来说，本发明较实用，方便，是最具可行性的桥梁无损检测工具之一。

附图说明

图1是本发明的基于矩形空芯传感器系统装置示意图；

图2是矩形空芯传感器结构示意图。

具体实施方式

图1是本发明实施例的系统装置原理图。它由两个矩形空芯传感器(为了叙述方便，本实施例从与待测电缆位置关系出发，将两个传感器分别称为上游矩形空芯传感器1、下游空芯传感器2，本发明的装置和方法，在实际使用时，并不需要区分哪个安装在上游，哪个安装在下游)、电感测量仪和上位计算机四个主要部分构成。上游空芯传感器1和下游空芯传感器2，其长度分别为100mm、150mm；宽度分别为50mm，75mm。绕线匝数可以介于1-1000之间；绕线直径可在0.01mm-10mm之间。电感测量仪可以使用商用的阻抗分析仪(例如安捷伦4284等)；在钢索表面上取两点记为A、B，使得A与B的连线平行于钢索的轴线且距离在250mm以内，将两个矩形空芯传感器分别固定在被测钢索的A、B两处，并要求两个线圈平行，而且一个线圈在另一个线圈所在平面的投影与该线圈有相互重叠的部分。测量时，利用电感测量仪对上游空芯传感器1通上激励电流，并测量下游传感器的电感值，通过USB数据线将电感值导入上位计算机，通过查表可以得出钢索的张力，根据钢索的张力与测得的电感值存在一定的关系，将电感值与索张力的关系制成表，即传感器每施加一定拉力，测定下游传感器的电感值，因此可以知道索张力与电感值确定的一一对应关系，把它制成表格。上位计算机通过查表即可得出钢索的张力值。

本发明的矩形空芯传感器测量装置，传感器绕线匝数可以介于1-1000之间；绕线直径可在0.01mm-10mm之间。