CN109668658B - 一种磁通量传感器索力监测系统及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁通量传感器索力监测系统及其制作方法,包括有索体、磁通量传感器、磁弹仪、开关集线箱和采集系统，所述索体由若干钢丝扭绞而成，并在钢丝的外侧由里之外依次设置有环氧涂层、高强聚酯带、内层HDPE、隔离层和外侧HDPE；所述索体两端的钢丝上布设有磁通量传感器，所述磁通量传感器位于钢丝内固定；在所述索体的两端安装有锚具，并将磁通量传感器的传输信号线引出索体外，所述磁弹仪与磁通量传感器的传输信号线相连，所述采集系统与磁弹仪相连接；通过对平行钢丝索体进行改进，以及采用小孔径的电磁传感器来对检测得出拉索力。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种磁通量传感器索力监测系统及其制作方法。
背景技术
平行钢丝拉索广泛应用于桥梁工程中，包括斜拉桥的拉索、拱桥和悬索桥的吊索，拱桥的系杆等，拉索的静态索力是拉索施工与运营检测的重要参数，拉索的静态应力是检测拉索工作状态的重要指标，拉索的这些参数测量比较重要。
磁通量传感器索力具有检测精度高、长期稳定性好、坚固耐用、使用寿命长、可更换等优点，并能自动温度补偿；与配套的磁弹仪使用时，可进行多通道数据采集，并直接显示力值，还可与计算机系统相连，实现自动数据采集和远程网络监测。如专利号201220140323.7公开了一种磁通量索力检测装置，磁通量传感器是一种性能优异的传感器，可实现绝对的、动态的应变和温度测量，但是相对于拉索测量量程还是不够，且粘接安装的固定方式对磁通量传感器没有形成可靠的保护，因此，解决这一类的问题显得尤为重要。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种磁通量传感器索力监测系统及其制作方法，通过对平行钢丝索体进行改进，以及采用小孔径的电磁传感器来对检测得出拉索力。
为解决上述问题，本发明提供了一种磁通量传感器索力监测系统,包括有索体、磁通量传感器、磁弹仪、开关集线箱和采集系统，所述索体由若干钢丝扭绞而成，并在钢丝的外侧由里之外依次设置有环氧涂层、高强聚酯带、内层HDPE、隔离层和外侧HDPE；所述索体两端的钢丝上布设有磁通量传感器，所述磁通量传感器位于钢丝内固定；在所述索体的两端安装有锚具，并将磁通量传感器的传输信号线引出索体外，所述磁弹仪与磁通量传感器的传输信号线相连，所述采集系统与磁弹仪相连接。
进一步改进在于：所述磁弹仪和磁通量传感器还设置开关集线箱。
进一步改进在于：所述磁通量传感器采用小孔径的电磁传感器，所述电磁传感器由激励线圈和测量线圈组成，激励线圈中输入磁弹仪激励的脉冲电压，通电瞬时，通过铁芯试件在测量线圈中产生瞬时电流，得到一个瞬时电压，将瞬时电压与钢绞线的应力水平建立一一对应关系，来测量平行钢丝拉索力。
进一步改进在于：相邻所述钢丝之间设置有防腐油脂。
进一步改进在于：在每根钢绞线上都安装小孔径电磁传感器，可测量出预应力筋内的每根平行钢丝的受力，可用于测量平行钢丝拉索张拉力值。
电磁传感器的积分电压值与张力值的关系可用三次曲线来拟合，即
F＝C0+C1V+C2V2+C3V3
式中V表示测力时电磁测量仪直接测量得到的是积分电压值，C0，C1，C2，C3为标定公式的系数。
考虑测量与标定时的温度差异，进行温度修正后的计算公式为：
FF＝C0+C1XX+C2XX2+C3XX3
式中，XX为温度修正后的积分电压值，且
XX＝VVcb-VV0b＝(Vc+μ(Tc-Tb))-(V0+μ(T0-Tb))＝(Vc-V0)+μ(Tc-T0)
其中，Tb为标定时温度，μ为温度修正系数，T0为测量零值时温度，V0为未受力零值时积分电压值，Tc为张力测试时温度，Vc为张力测试时积分电压值。
一种磁通量传感器索力监测系统的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：选用小孔径的磁通量传感器；
步骤二：将磁通量传感器、磁弹仪、开关集线箱和采集系统组装起来，以构成智能索；
步骤三：钢丝缠包制作索体，使用专用设备，将若干钢丝扭绞缠包在一起，并在钢丝的外侧由里之外依次喷涂有环氧涂层、高强聚酯带、内层HDPE、隔离层和外侧HDPE，并在相邻钢丝之间填充有防腐油脂；
步骤四：剥离索体的两端以露出钢丝，并选中几根钢丝，在其上布设磁通量传感器，使得磁通量传感器位于钢丝内部固定；
步骤五：安装锚具并将光信号引线，将磁通量传感器的传输信号线引出索体外，可以从锚具的底部或者延长筒端引线；
步骤六：在拉索超张拉的过程中，采用标准传感器对磁通量传感器进行标定；
步骤七：将磁通量传感器的传输信号线与磁弹仪相连接，以进行采集数据，通过分析处理可得出检测结果。
本发明的有益效果是：本发明通过对平行钢丝索体进行改进，以及采用小孔径的电磁传感器来对检测得出拉索力，大大提高了拉索测量量程，并且本发明在平行钢丝索体的防护方式大大提高了拉锁的防腐性能。
附图说明
图1为本发明的系统框架图。
图2为本发明的磁通量传感器的工作图。
图3为本发明的的索体结构图。
其中：1-索体，2-磁通量传感器，3-磁弹仪，4-开关集线箱，5-采集系统，6-环氧涂层，7-高强聚酯带，8-内层HDPE8，9-隔离层，10-外侧HDPE10，11-钢丝，12-激励线圈，13-测量线圈。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
根据图1、2、3所示，本实施例提供了一种磁通量传感器索力监测系统,包括有索体1、磁通量传感器2、磁弹仪3、开关集线箱4和采集系统5，所述索体1由若干钢丝扭绞而成，并在钢丝11的外侧由里之外依次设置有环氧涂层6、高强聚酯带7、内层HDPE8、隔离层9和外侧HDPE10；所述索体1两端的钢丝上布设有磁通量传感器2，所述磁通量传感器2位于钢丝内固定；在所述索体1的两端安装有锚具，并将磁通量传感器2的传输信号线引出索体1外，所述磁弹仪3与磁通量传感器2的传输信号线相连，所述采集系统5与磁弹仪3相连接。所述磁弹仪3和磁通量传感器2还设置开关集线箱4。所述磁通量传感器2采用小孔径的电磁传感器，所述电磁传感器由激励线圈12和测量线圈13组成，激励线圈中输入磁弹仪激励的脉冲电压，通电瞬时，通过铁芯试件在测量线圈中产生瞬时电流，得到一个瞬时电压，将瞬时电压与钢绞线的应力水平建立一一对应关系，来测量平行钢丝拉索力。相邻所述钢丝之间设置有防腐油脂。
电磁传感器的积分电压值与张力值的关系可用三次曲线来拟合，即
F＝C0+C1V+C2V2+C3V3
式中V表示测力时电磁测量仪直接测量得到的是积分电压值，C0，C1，C2，C3为标定公式的系数。
考虑测量与标定时的温度差异，进行温度修正后的计算公式为：
FF＝C0+C1XX+C2XX2+C3XX3
式中，XX为温度修正后的积分电压值，且
XX＝VVcb-VV0b＝(Vc+μ(Tc-Tb))-(V0+μ(T0-Tb))＝(Vc-V0)+μ(Tc-T0)
其中，Tb为标定时温度，μ为温度修正系数，T0为测量零值时温度，V0为未受力零值时积分电压值，Tc为张力测试时温度，Vc为张力测试时积分电压值。
一种磁通量传感器索力监测系统及其制作方法，包括以下步骤：
步骤一：选用小孔径的磁通量传感器；
步骤二：将磁通量传感器、磁弹仪、开关集线箱和采集系统组装起来，以构成智能索；
步骤三：钢丝缠包制作索体，使用专用设备，将若干钢丝扭绞缠包在一起，并在钢丝的外侧由里之外依次喷涂有环氧涂层、高强聚酯带、内层HDPE、隔离层和外侧HDPE，并在相邻钢丝之间填充有防腐油脂；
步骤四：剥离索体的两端以露出钢丝，并选中几根钢丝，在其上布设磁通量传感器，使得磁通量传感器位于钢丝内部固定；
步骤五：安装锚具并将光信号引线，将磁通量传感器的传输信号线引出索体外，可以从锚具的底部或者延长筒端引线；
步骤六：在拉索超张拉的过程中，采用标准传感器对磁通量传感器进行标定；
步骤七：将磁通量传感器的传输信号线与磁弹仪相连接，以进行采集数据，通过分析处理可得出检测结果。
本发明通过对平行钢丝索体进行改进，以及采用小孔径的电磁传感器来对检测得出拉索力，大大提高了拉索测量量程，并且本发明在平行钢丝索体的防护方式大大提高了拉锁的防腐性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种磁通量传感器索力监测系统,包括有索体(1)、磁通量传感器(2)、磁弹仪(3)、开关集线箱(4)和采集系统(5)，其特征在于：所述索体(1)由若干钢丝扭绞而成，并在钢丝的外侧由里之外依次设置有环氧涂层(6)、高强聚酯带(7)、内层HDPE(8)、隔离层(9)和外侧HDPE(10)；所述索体(1)两端的钢丝(11)上布设有磁通量传感器(2)，所述磁通量传感器(2)位于钢丝内固定；在所述索体(1)的两端安装有锚具，并将磁通量传感器(2)的传输信号线引出索体(1)外，所述磁弹仪(3)与磁通量传感器(2)的传输信号线相连，所述采集系统(5)与磁弹仪(3)相连接；
所述磁弹仪(3)和磁通量传感器(2)还设置开关集线箱(4)；
所述磁通量传感器(2)采用小孔径的电磁传感器，所述电磁传感器由激励线圈(12)和测量线圈(13)组成，激励线圈中输入磁弹仪激励的脉冲电压，通电瞬时，通过铁芯试件在测量线圈中产生瞬时电流，得到一个瞬时电压，将瞬时电压与钢绞线的应力水平建立一一对应关系，来测量平行钢丝拉索力。
2.根据权利要求1所述的一种磁通量传感器索力监测系统，其特征在于：相邻所述钢丝之间设置有防腐油脂。
3.一种磁通量传感器索力监测系统的制作方法，基于权利要求1的磁通量传感器索力监测系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：选用小孔径的磁通量传感器；
步骤二：将磁通量传感器、磁弹仪、开关集线箱和采集系统组装起来，以构成智能索；
步骤三：钢丝缠包制作索体，使用专用设备，将若干钢丝扭绞缠包在一起，并在钢丝的外侧由里之外依次喷涂有环氧涂层、高强聚酯带、内层HDPE、隔离层和外侧HDPE，并在相邻钢丝之间填充有防腐油脂；
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