[发明专利]基于逆磁致伸缩效应的吊杆拉力传感器及其拉力测量方法

权利要求书

1.一种基于逆磁致伸缩效应的吊杆拉力传感器，其特征在于：所述吊杆拉力传感器由两个夹具（1）、连接杆（2）、两个激励线圈（3）和检测线圈（4）组成；所述夹具（1）一端形成夹持部（1-1），夹具（1）另一端形成连接部（1-2），夹具（1）通过夹持部（1-1）与待测吊杆（5）固定连接，夹具（1）通过连接部（1-2）与连接杆（2）连接；激励线圈（3）缠绕在夹具（1）上连接部（1-2）和夹持部（1-1）之间的位置处，检测线圈（4）缠绕在连接杆（2）上两个连接部（1-2）之间的位置处；所述连接杆（2）形成轭铁，所述夹具（1）形成磁极，轭铁、两个磁极和两个磁极之间的待测吊杆（5）形成封闭的磁回路。

2.根据权利要求1所述的基于逆磁致伸缩效应的吊杆拉力传感器，其特征在于：所述连接杆（2）的轴向与待测吊杆（5）轴向平行。

3.根据权利要求2所述的基于逆磁致伸缩效应的吊杆拉力传感器，其特征在于：所述连接杆（2）的轴向与夹具（1）轴向垂直。

4.根据权利要求1所述的基于逆磁致伸缩效应的吊杆拉力传感器，其特征在于：所述连接杆（2）为长方体形，连接杆（2）上设置有两个轴向平行的安装孔，安装孔形状与连接部（1-2）形状匹配，连接部（1-2）插接在安装孔内，连接部（1-2）和安装孔过盈配合。

5.根据权利要求1所述的基于逆磁致伸缩效应的吊杆拉力传感器，其特征在于：所述夹持部（1-1）由两个装夹块组成，其中一个装夹块与夹具（1）本体为整体结构；两个装夹块上都设置有半圆形缺口，两个半圆形缺口将待测吊杆（5）包夹在内；两个装夹块之间通过螺栓连接。

6.一种基于逆磁致伸缩效应的吊杆拉力测量方法，其特征在于：所涉及的硬件有吊杆拉力传感器，所述吊杆拉力传感器由两个夹具（1）、连接杆（2）、两个激励线圈（3）和检测线圈（4）组成；所述夹具（1）一端形成夹持部（1-1），夹具（1）另一端形成连接部（1-2），夹具（1）通过夹持部（1-1）与待测吊杆（5）固定连接，夹具（1）通过连接部（1-2）与连接杆（2）连接；激励线圈（3）缠绕在夹具（1）上连接部（1-2）和夹持部（1-1）之间的位置处，检测线圈（4）缠绕在连接杆（2）上两个连接部（1-2）之间的位置处；所述连接杆（2）形成轭铁，所述夹具（1）形成磁极，轭铁、两个磁极和两个磁极之间的待测吊杆（5）形成封闭的磁回路；

所述监测方法为：

1）将前述吊杆拉力传感器安装在待测吊杆（5）上；

2）定期对吊杆拉力传感器施加电磁激励，读取当前电磁激励条件下吊杆拉力传感器的输出电压值，并计算出拉力；

3）将计算出的拉力与设定的安全阈值进行比较：若计算出的拉力大于安全阈值，则发出告警；若拉力小于安全阈值，则仅作记录不告警，返回步骤2）；

步骤2）中，根据下式计算拉力σ(t)：

其中，N_感应为感应线圈匝数；S_吊为待测吊杆（5）的横截面面积；H_m为电磁激励的磁场幅值；V为吊杆拉力传感器在当前电磁激励条件下的输出电压；m₁为与吊杆的材料相关的一阶泰勒展开系数，m₁能通过对与待测吊杆（5）材质相同的试样进行仿真实验获取。