[发明专利]一种输电杆塔螺栓实时松动程度监测装置

说明书

本发明公开了一种输电杆塔螺栓实时松动程度监测装置包括设置于输电杆塔的螺栓上的压力传感器群，压力传感器群包括压力传感器A、压力传感器B、压力传感器C，压力传感器A、压力传感器B、压力传感器C均通过有线连接的方式依次与A/D转换处理器、微处理器、4G通信模块、监控中心连接，A/D转换处理器、微处理器、4G通信模块均与电源模块连接，压力传感器A、压力传感器B、压力传感器C均由电源模块提供10V直流电压。本发明能够实现对输电杆塔螺栓在外界条件的激励下产生的松动进行监测。

技术领域

本发明属于输电杆塔结构健康监测技术领域，具体涉及一种输电杆塔螺栓实时松动程度监测装置。

背景技术

输电杆塔工作在环境变化的户外，输电杆塔长期受到外界环境的影响，例如：自身重力、振动、温差、风载荷等外部激励。螺栓是连接输电铁塔塔材的连接结点，螺栓容易受到外界的激励从而产生松动。单个螺栓的松动会加重塔身因自身重力而产生的振动，在没有加固已经松动的螺栓的条件下，塔身会不断加重因自身重量而产生的振动，也会加速造成原本没有发生松动螺栓发生松动，这样会大大降低铁塔整体的承载能力，在大风环境或轻微地震中有可能造成严重的铁塔倒塌事故，从而危及输电线路的安全稳定运行。

因此输电杆塔螺栓松动程度监测对于输电线路的安全运行具有重大意义。防止螺栓松动的常规办法有：输电杆塔的维护工作是由巡线工人巡检来完成。输电塔螺栓松动属于典型的隐性结构安全隐患，传统的工人巡线方式费时费力，效率低下，且人工成本高。而现有的杆塔螺栓松动方法是针对杆塔松动的快速监测的装置，当螺栓松动时，螺栓和螺母之间就会产生相对运动，在杆塔的任意部位施加一个外部振源，使用传感器监测回音信号，判断回音信号是否有二次撞击声，以此来确定存在松动，但这种方法仅可以判断螺栓与杆塔部件出现了相对松动的故障，而且可能还会对某些微小位移的部件产生错误的报警。针对以上问题，本发明提出一种螺栓松动程度的监测装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种输电杆塔螺栓实时松动程度监测装置，能够实现对输电杆塔螺栓在外界条件的激励下产生的松动进行监测。

本发明所采用的技术方案是，一种输电杆塔螺栓实时松动程度监测装置，包括设置于输电杆塔的螺栓上的压力传感器群，压力传感器群包括压力传感器A、压力传感器B、压力传感器C，压力传感器A、压力传感器B、压力传感器C均通过有线连接的方式依次与A/D转换处理器、微处理器、4G通信模块、监控中心连接，A/D转换处理器、微处理器、4G通信模块均与电源模块连接，压力传感器A、压力传感器B、压力传感器C均由电源模块提供10V直流电压。

本发明的特点还在于，

压力传感器A、压力传感器B、压力传感器C结构相同，均为压阻式的环式垫圈压力传感器，具体为：包括两端开口的金属罩壳，金属罩壳与金属外壳呈扣合结构，金属罩壳顶部中心位置处设置有N型半导体环形基片，金属罩壳顶部边缘位置处设置有灌胶孔，金属罩壳与金属外壳内嵌入有PCB板，PCB板为集成装置，PCB板上集成设置有依次连接的恒流源模块、压阻式传感器电桥电路和放大电路，电源模块通过恒压源模块输出稳定电流，电桥电路获得稳定电流后根据外部激励输出电压信号，输出电压信号经过放大电路通过引出线连接后伸出金属外壳接A/D转换处理器。

恒流源模块具体结构为：包括恒流源A₄，恒流源A₄的正输入端依次与电阻R11、电阻R8连接后连接至电源的正极+Ec，恒流源A₄的负输入端与电源的负极-Ec连接，恒流源A₄的输出端依次连接三极管、电阻R10后接地，电阻R11和电阻R8之间还连接有双极性二极管的一端，双极性二极管的另一端与电阻R9的接地端和电阻R10的接地端相交后接地，电阻R9的另一端接恒流源A₄的正输入端，由NPN三极管控制的输出作为压阻式传感器电桥电路的输入。

压阻式传感器电桥电路具体结构为：包括四个阻值相同的电阻接成的电桥电路，根据外部激励，电桥电路输出信号到放大电路。