CN108267511A - 一种桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，包括空心圆柱体、套箍和整合度调节器，声发射传感器设置于所述空心圆柱体内，套箍的两端分别与空心圆柱体的底部外侧面对称固定，整合度调节器的底端安装在空心圆柱体的空腔顶端。本发明提供的发射传感器固定装置底部设计成弧形面，声发射传感器装置和被监测曲面紧贴，同时设计防水材料灌注层，有力保证了声发射信号有效采集及声发射固定装置底部防水防尘要求；顶部设计螺纹贴合方式，便于拆换声发射传感器，传感器整合度调节器底部采用弹性金属片及橡胶相结合，能够均匀调节传感器压力；不仅提供一圈磁铁吸附层，同时设计防震套箍，对传感器固定装置双重固定，防止出现意外。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程结构健康无损监测技术领域，特别是涉及一种桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置。
背景技术
声发射技术作为一种新型的无损监测技术，能够对土木工程中重要结构构件进行实时动态健康监测，为结构的损伤状态提供判断依据。其中声发射传感器合理的安装对声发射信号有效采集至关重要，从而影响结构健康状态评估。
桥梁吊杆、拉索在自然环境中受到雨水、灰尘等因素影响，“建(构)筑物托换技术规程”中指出这些因素对声发射信号采集产生不利影响。声发射传感器与吊杆、拉索之间耦合剂受到雨水侵蚀、灰尘等复杂自然环境的影响，同样会降低对声发射信号的采集能力。
声发射传感器与吊杆、拉索整合面的松紧程度及整合程度是声发射信号有效采集的重要影响因素，以往的绑扎或者胶水等声发射传感器固定方式往往引起误差信号产生。
声发射传感器固定在吊杆、拉索等圆柱体曲面上，如果采用捆绑的方式，将浪费材料并且不方便实施，并且传感器容易发生位移。采用粘结方式不利于声发射传感器的更换，并且粘结胶体的变形和破坏引起的声发射信号会干扰被监测的声发射信号。
发明内容
本发明的目的是提供一种桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，解决了现有声发射传感器固定装置室外复杂环境下不能防水防尘，圆柱体结构接触面整合度差，装置不易固定等技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，包括空心圆柱体、套箍和整合度调节器，声发射传感器设置于所述空心圆柱体内，所述套箍的两端分别与所述空心圆柱体的底部外侧面对称固定，所述整合度调节器的底端安装在所述空心圆柱体的空腔顶端。
可选的，所述空心圆柱体包括空心圆柱体核心层和电缆线导孔，所述空心圆柱体的外圈为所述空心圆柱体核心层，所述空心圆柱体核心层的顶端一侧开设有与内腔连通的所述电缆线导孔；所述空心圆柱体与吊杆、拉索的接触面为弧形面。
可选的，所述空心圆柱体还包括防水胶灌注层，所述空心圆柱体核心层的底端预留有空心层，所述空心层外侧边缘为薄金属层，所述薄金属层底面镂空并在外侧留置有防水胶注胶孔。
可选的，所述空心圆柱体还包括与所述防水胶灌注层内侧相邻设置的磁铁吸附层。
可选的，所述空心圆柱体的内径大于或等于所述声发射传感器的直径，所述空心圆柱体的圆柱孔的高度大于所述声发射传感器的高度，所述空心圆柱体的圆柱孔上高于所述声发射传感器的部位外侧设有外螺纹。
可选的，所述整合度调节器的内螺纹与所述空心圆柱体凸出的圆柱孔的外螺纹紧密结合。
可选的，所述整合度调节器包括整合度调节器核心层、上部弹性金属片、下部弹性金属片、调节橡胶和调节螺杆，所述整合度调节器核心层的底端固定有所述调节橡胶，所述调节橡胶的上下表面分别安装有上部弹性金属片和下部弹性金属片，所述整合度调节器核心层的中间位置螺纹连接有所述调节螺杆，所述调节螺杆的底端与所述上部弹性金属片相接触。
可选的，所述套箍包括片状金属套箍、套箍螺杆和套箍螺帽，所述片状金属套箍的外侧端与所述空心圆柱体的底部外侧面对称刚性固定，所述片状金属套箍的内侧端通过所述套箍螺杆固定，所述套箍螺杆上安装有所述套箍螺帽。
可选的，所述片状金属套箍的曲率半径根据吊杆、拉索的参数确定。
可选的，所述固定装置还包括有防水外套，所述整合度调节器外侧设置有所述防水外套，所述防水外套的底端螺纹连接在所述空心圆柱体的外侧。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，底部设计成弧形面，声发射传感器装置和被监测曲面紧贴，同时设计防水材料灌注层，有力保证了声发射信号有效采集及声发射固定装置底部防水防尘要求；顶部设计螺纹贴合方式，便于拆换声发射传感器，传感器整合度调节器底部采用弹性金属片及橡胶相结合，能够均匀调节传感器压力；不仅提供一圈磁铁吸附层，同时设计防震套箍，对传感器固定装置双重固定，防止出现意外。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为是本发明桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置的整体结构示意图；
图2是本发明结构空心圆柱体底部俯视图；
图3是本发明结构空心圆柱体核心层和电缆线导孔俯视图；
图4是本发明结构整合度调节器结构示意图；
图5是本发明结构整合度调节器下部弹性片俯视图；
图6是本发明结构整合度调节器橡胶层俯视图；
图7是本发明结构整合度调节器上部弹性片俯视图；
图8是本发明结构整合度调节器上部俯视图；
图9是本发明结构防水外套结构示意图；
图10为防水外套的设置形式之一；
其中，1套箍螺杆；2套箍螺帽；3套箍孔；4片状金属套箍；5声发射传感器；6防水胶灌注层；7防水胶灌注孔；8磁铁吸附层；9空心圆柱体核心层；10外部电缆线导孔；11内部电缆线导孔；12下部弹性金属片；13调节器橡胶；14上部弹性金属片；15防水外套外螺纹；16防水外套内螺纹；17整合度调节器外螺纹；18整合度调节器内螺纹；19整合度调节器核心层；20螺杆调节孔内螺纹；21调节螺杆外螺纹；22调节螺杆；23防水外套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，解决了现有声发射传感器固定装置室外复杂环境下不能防水防尘，圆柱体结构接触面整合度差，装置不易固定等技术问题。
本发明提供的桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，包括空心圆柱体、套箍和整合度调节器，声发射传感器设置于空心圆柱体内，套箍的两端分别与空心圆柱体的底部外侧面对称固定，整合度调节器的底端安装在空心圆柱体的空腔顶端。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1-9，其中，图1为是本发明桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置的整体结构示意图；图2是本发明结构空心圆柱体底部俯视图；图3是本发明结构空心圆柱体核心层和电缆线导孔俯视图；图4是本发明结构整合度调节器结构示意图；图5是本发明结构整合度调节器下部弹性片俯视图；图6是本发明结构整合度调节器橡胶层俯视图；图7是本发明结构整合度调节器上部弹性片俯视图；图8是本发明结构整合度调节器上部俯视图；图9是本发明结构防水外套结构示意图；图10为防水外套的设置形式之一。
本发明提供一种桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，如图1所示，包括空心圆柱体、套箍和整合度调节器，声发射传感器5设置于空心圆柱体内，套箍的两端分别与空心圆柱体的底部外侧面对称固定，整合度调节器的底端安装在空心圆柱体的空腔顶端。
空心圆柱体包括空心圆柱体核心层9、电缆线导孔和防水胶灌注层6，空心圆柱体的外圈为空心圆柱体核心层9，空心圆柱体核心层9的顶端一侧开设有与内腔连通的电缆线导孔，电缆线导孔包括外部电缆线导孔10和内部电缆线导孔11；空心圆柱体与吊杆、拉索的接触面为弧形面，空心圆柱体内腔底部是弧形面，最大程度的满足整合度要求，主要用于放声发射传感器5。
空心圆柱体还包括与防水胶灌注层6内侧相邻设置的磁铁吸附层8。
空心圆柱体的内径大于或等于声发射传感器5的直径，空心圆柱体的圆柱孔的高度大于声发射传感器5的高度，空心圆柱体的圆柱孔上高于声发射传感器5的部位外侧设有外螺纹。整合度调节器的内螺纹与空心圆柱体凸出的圆柱孔的外螺纹紧密结合。片状金属套箍4的曲率半径根据吊杆、拉索的参数确定。
整合度调节器包括整合度调节器核心层19、上部弹性金属片14、下部弹性金属片12、调节橡胶13和调节螺杆22，整合度调节器核心层19的底端固定有调节橡胶13，调节橡胶13的上下表面分别安装有上部弹性金属片14和下部弹性金属片12，整合度调节器核心层19的中间位置螺纹连接有调节螺杆22，调节螺杆22的底端与上部弹性金属片14相接触。直接将调节螺杆22和声发射传感器5接触易导致传感器调节不均匀，而弹性金属片可以将调节力均匀分配至传感器表面。调节螺杆22下部与弹性金属片连接，螺杆的上部穿过一定厚度防护盖，通过调节螺杆22位置调整传感器整合度。
套箍包括片状金属套箍4、套箍螺杆1和套箍螺帽2，片状金属套箍4的外侧端与空心圆柱体的底部外侧面对称刚性固定，套箍螺帽2和套箍螺杆孔3对称布置，套箍螺杆孔3金属片通过套箍螺杆1拧紧最后贴合。
如图2所示，防水胶灌注层6底部镂空，外边缘是一层薄金属片，并在一定高度预留四个防水胶灌注孔7，能够满足装置底部防水防尘要求，避免干扰声发射信号采集。磁铁吸附层8是一层环形磁铁，下部也是弧形面，满足整合度要求，同时提供足够的磁力满足装置一般条件下的固定。
如图3所示，外部电缆线导孔10和内部电缆线导孔11用于将声发射传感器5的电缆线导出，并且导出孔向下避免雨水灰尘进入。
整合度调节器剖面图如图4-8所示，其中包括调节橡胶13，上部弹性金属片14，调节螺杆螺帽22，整合度调节器核心层19，下部调节弹性金属片12，空心圆柱体外螺纹15，防水外套内螺纹16，空心圆柱体外螺纹18，整合度调节器内螺纹17，调节螺孔内螺纹21，调节螺杆外螺纹20。
调节橡胶13质地均匀，既保证一定的弹性同时保持良好的刚度，保证传感器均匀调整。
防水外套23的剖面图如图9所示，有如下三种实现方式：
第一种：防水外套23下翼缘是防水外套内螺纹16，和空心圆柱体核心层9顶部凸出外螺纹翼缘刚好紧密连接，成声发射传感器固定装置顶部防水防尘盖。
第二种：防水外套23可以选择硬质塑料套，此时空心圆柱体核心层9顶部凸出翼缘和防水外套23下翼缘扣紧就能满足使用要求，不用设计螺纹结构。
第三种：防水外套23可以变为图10所示，此时外螺纹翼缘和防水外套下翼缘是仍是外螺纹和内螺纹紧密连接，此时外螺纹翼缘在整合度调节器外侧上翼缘。
本发明装置的固定方法是：
根据吊杆、拉索曲率半径计算设计传感器空心圆柱体底部弧面。
用空心圆柱体套箍装置固定，套箍螺杆1拧紧。
通过防水胶灌注孔7将防水材料注入防水胶灌注层8，等待防水材料基本固结进行淋水试验，满足IP3级防水要求后，放置一定厚度的耦合剂，将声发射传感器5放在传感器内腔，并将声发射传感器5的电缆线通过内部电缆线导孔11和外部电缆线导孔10导出。
轻轻旋转整合度调节器调节螺杆22调节平整度，轻轻敲击吊杆、拉索表面，声发射仪器采集到稳定信号则表示调节成功，否则继续调试直至采集到稳定声发射信号。
将整合度调节器下边缘内螺纹和空心圆柱体顶部翼缘外螺纹拧紧。再次进行淋水试验，打开防水外套23，观察是否出现雨水侵蚀情况，满足IP3级防水要求后结束安装。
将防水外套下边缘内螺纹和空心圆柱体顶部翼缘外螺纹拧紧。再次进行淋水试验，打开外套，观察是否出现雨水侵蚀情况，满足IP3级防水要求后结束安装。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，其特征在于：包括空心圆柱体、套箍和整合度调节器，声发射传感器设置于所述空心圆柱体内，所述套箍的两端分别与所述空心圆柱体的底部外侧面对称固定，所述整合度调节器的底端安装在所述空心圆柱体的空腔顶端。
2.根据权利要求1所述的桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，其特征在于：所述空心圆柱体包括空心圆柱体核心层和电缆线导孔，所述空心圆柱体的外圈为所述空心圆柱体核心层，所述空心圆柱体核心层的顶端一侧开设有与内腔连通的所述电缆线导孔；所述空心圆柱体与吊杆、拉索的接触面为弧形面。
3.根据权利要求2所述的桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，其特征在于：所述空心圆柱体还包括防水胶灌注层，所述空心圆柱体核心层的底端预留有空心层，所述空心层外侧边缘为薄金属层，所述薄金属层底面镂空并在外侧留置有防水胶注胶孔。
4.根据权利要求3所述的桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，其特征在于：所述空心圆柱体还包括与所述防水胶灌注层内侧相邻设置的磁铁吸附层。
5.根据权利要求1所述的桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，其特征在于：所述空心圆柱体的内径大于或等于所述声发射传感器的直径，所述空心圆柱体的圆柱孔的高度大于所述声发射传感器的高度，所述空心圆柱体的圆柱孔上高于所述声发射传感器的部位外侧设有外螺纹。
6.根据权利要求5所述的桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，其特征在于：所述整合度调节器的内螺纹与所述空心圆柱体凸出的圆柱孔的外螺纹紧密结合。
7.根据权利要求1所述的桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，其特征在于：所述整合度调节器包括整合度调节器核心层、上部弹性金属片、下部弹性金属片、调节橡胶和调节螺杆，所述整合度调节器核心层的底端固定有所述调节橡胶，所述调节橡胶的上下表面分别安装有上部弹性金属片和下部弹性金属片，所述整合度调节器核心层的中间位置螺纹连接有所述调节螺杆，所述调节螺杆的底端与所述上部弹性金属片相接触。
8.根据权利要求1所述的桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，其特征在于：所述套箍包括片状金属套箍、套箍螺杆和套箍螺帽，所述片状金属套箍的外侧端与所述空心圆柱体的底部外侧面对称刚性固定，所述片状金属套箍的内侧端通过所述套箍螺杆固定，所述套箍螺杆上安装有所述套箍螺帽。
9.根据权利要求8所述的桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，其特征在于：所述片状金属套箍的曲率半径根据吊杆、拉索的参数确定。
10.根据权利要求1所述的桥梁拉索健康监测的声发射传感器固定装置，其特征在于：所述固定装置还包括有防水外套，所述整合度调节器外侧设置有所述防水外套，所述防水外套的底端螺纹连接在所述空心圆柱体的外侧。
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