CN116105898A - 基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统及方法，该桥梁钢筋应力监测系统包括漏磁采集装置、信号转发装置和后处理装置，仅需采集桥梁表面的磁感应强度，并结合预先建立桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度B(σ)与桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅ΔB之间的对应关系作为应力状态监测模型，即可完成应力的监测，具备了监测系统简单，监测方式便捷迅速，传感器安装和更换便捷，灵敏程度高，传感器受温度影响小等诸多技术优点，能够及时对桥梁钢筋可能存在的应力超限风险加以判断、预警。

Description

基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统及方法
技术领域
本发明涉及土木工程结构监测领域，尤其涉及一种基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统及方法。
背景技术
钢筋混凝土桥梁作为我国建国以来修建数量最大、适用范围最广的桥梁类型，其安全性能严重影响着国民的交通安全。近些年来，随着桥梁老龄化的加剧，我国桥梁倒塌事故频发，引起了巨大的经济损失与社会影响。运营期内由于意外荷载出现和耐久性下降等原因所引起的桥梁垮塌事故显著增多。对于混凝土桥梁而言，由钢筋所组成的骨架结构起着主要的受力作用，混凝土桥梁在发生破坏之前，内部钢筋的应力会急剧增大，如果能够实时监测钢筋的应力，则能够保证对桥梁结构突发破坏的安全预警。
在桥梁的健康监测中，一般很少直接测量钢筋混凝土梁的应力。目前，对混凝土内钢筋应力监测主要分为应变片法、振弦式应变仪和光纤光栅法。应变片测量应力应变因其价格低，使用方便快捷，在工业中得到了广泛的应用，但是应变片与被测构件需要粘贴，粘合剂的优劣直接影响到应变片的工作特性，因此监测结果受粘贴质量影响较大，不易控制，且电阻应变片耐久性不好，一旦损坏无法更换。振弦式应变仪的测量精度受到长度、温度和金属丝(弦)的弹性模量的影响，只能获取应力增量，需要在施工阶段提前预埋，一旦损坏无法更换，但由于振弦式应变计结构简单，安装方便，因此被大量用于工程施工过程中的应力测量。光纤光栅系统通过监测波长的位移情况来获得被测应变的变化情况，对光纤光栅传感元件进行封装时，需要对脆弱的光纤传感元件进行胶接，胶接处弹性模量不会完全一致，所以光纤所测得的应变与被测结构的真实应变存在误差，且这种传感器的耐久性还没有可靠的保证。因此，上述方法对已建成结构的监测不适用，亟需一种非预埋式且长期适用的桥梁内部钢筋应力监测方法和监测装置。
自发漏磁监测技术本质上是一种研究弱磁场和应力场环境耦合作用下铁磁材料表面漏磁信号特征的无损监测方法。铁磁材料表面的漏磁场与其内部的磁化分布有关；而在弱磁场环境下，铁磁材料内部的磁化状态与应力场分布有关。因此，钢筋混凝土梁在外部荷载的作用下其内部钢筋宏观磁化的性质会发生变化并形成自发漏磁场。通过对其材料表面产生的自漏磁信号的分析，可以对钢筋混凝土结构内部钢筋的应力进行分析。此外，基于自发漏磁的应力监测方法不会对桥梁结构造成破坏，可以通过在桥梁外部监测钢筋所产生的自发漏磁信号来得到桥梁内部钢筋的应力。但现有的监测方法操作困难，测量精度低，如何在保证持续监测的情况下，降低传感器的设置难度、提高测量精度以及实时输出图像，成为了本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
针对现有及技术存在的不足，本发明实际需要解决的问题是：如何提供一种实时桥梁钢筋应力状态监测的监测装置及方法，使得能够在保证持续监测的情况下，降低传感器的设置难度，提升钢筋应力监测的准确度。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统，包括漏磁采集装置、信号转发装置和后处理装置；
所述漏磁采集装置用于安装在选定的桥梁钢筋的应力监测位置处，用以采集所述桥梁钢筋的应力监测位置处在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度信号；
所述信号转发装置用于将采集的磁感应强度信号传输至后处理装置；
所述后处理装置预先设置记录有桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度B(σ)与桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅ΔB之间的对应关系，用于根据采集的磁感应强度信号计算出桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅，进而根据桥梁钢筋在不同时刻的外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅的变化情况，依据所述对应关系来判断桥梁钢筋的应力状态。
上述基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统中，作为优选方案，所述漏磁采集装置包括磁力计阵列和串口服务器；
所述磁力计阵列用于安装在选定的桥梁钢筋的应力监测位置处，用于采集桥梁钢筋的应力监测位置处在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度；
所述串口服务器的串口采集端与磁力计阵列的信号输出端进行电信号连接，用于获取磁力计阵列采集的桥梁钢筋的应力监测位置处在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度，并转换为数字信号的磁感应强度信号，进行对外输出。
上述基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统中，作为优选方案，所述信号转发装置包括无线发射端、信号中转站和无线接收端；
所述无线发射端的数字信号输入端与漏磁采集装置的磁感应强度信号输出端进行电信号连接，用于将磁感应强度信号转换为磁感应强度无线信号，进行对外无线发送；
所述信号中转站分别与无线发射端和无线接收端之间通过无线通信网络进行无线通信连接，用于进行磁感应强度无线信号的无线转发；
所述无线接收端用于通过信号中转站接收来自无线发射端的磁感应强度无线信号，并将其转换恢复为采集的数字信号的磁感应强度信号，传输至后处理装置。
上述基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统中，作为优选方案，所述后处理装置包括PC端处理器和图像接收端；
所述PC端处理器预先设置记录有桥梁钢筋应力σ与桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅ΔB之间的对应关系，用于根据采集的磁感应强度信号计算出桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅，进而根据桥梁钢筋在不同时刻的外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅的变化情况，依据所述对应关系来判断桥梁钢筋的应力状态，并处理生成采集的磁感应强度信号和相应磁感应强度振幅的图像信号，发送至图像接收端，且在判定桥梁钢筋的应力增长存在超限风险时，进行桥梁钢筋应力超限风险预警；
所述图像接收端用于对PC端处理器发送的磁感应强度信号和相应磁感应强度振幅的图像信号进行图像显示。
上述基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统中，作为优选方案，桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度B(σ)与桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅ΔB之间的对应关系为：
ΔB＝k(B(σ)-Ban)；
其中，B(σ)为桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度；Ban为桥梁钢筋的无滞后磁感应强度；k为磁感应强度振幅ΔB正比于桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度B(σ)与无滞后磁感应强度Ban之差的比例系数。
基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测方法，采用上述的桥梁钢筋应力监测系统实施，包括如下步骤：
S1、通过桥梁的有限元模型分析确定桥梁钢筋在外部荷载作用下的应力变化敏感区域，将桥梁上对应所述应力变化敏感区域的位置选定作为桥梁钢筋的应力监测位置，安装漏磁采集装置，并构建如权利要求1所述的桥梁钢筋应力监测系统；
S2、使用桥梁允许通行的车辆按照桥梁通行限速范围内的时速匀速行驶通过桥梁，进行基准应力测试，采用桥梁钢筋应力监测系统采集此时的基准测试磁感应强度信号B(σ0)并计算相应的基准测试磁感应强度信号振幅ΔB0，并设定在所述基准测试磁感应强度信号振幅ΔB0基础之上的磁感应强度信号振幅安全增量阈值Δ(ΔB0)S；
S3、此后，通过桥梁钢筋应力监测系统间歇地采集桥梁在外部荷载作用下的磁感应强度信号Bi并计算相应的磁感应强度信号振幅ΔBi，且分别计算每次采集后得到的磁感应强度信号振幅ΔBi与基准测试磁感应强度信号振幅ΔB0之间的差值，若判断该差值大于所设定的磁感应强度信号振幅安全增量阈值Δ(ΔB0)S，即若ΔBi-ΔB0＞Δ(ΔB0)S，则判定桥梁钢筋的应力增长存在超限风险，进行桥梁钢筋应力超限风险预警。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统方案中，仅需采集桥梁表面的磁感应强度，并结合预先建立桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度B(σ)与桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅ΔB之间的对应关系作为应力状态监测模型，即可完成应力的监测，其中磁感应强度的采集可通过磁力计等磁感应设备直接完成，不通过预埋的方式即可对钢筋应力进行无损监测，有效地降低传感器的安装难度，能够方便快捷地对损坏的传感器进行更换。不仅如此，通过自发漏磁信号振幅来实现混凝土桥梁内部钢筋当前应力的监测，具有采集频率快，灵敏程度高的特点，能够及时对桥梁钢筋可能存在的应力超限风险加以判断、预警。
2、本发明并没有直接监测桥梁钢筋处于应力之下时再受到额外荷载时叠加应力σ大小，而是借助该和应力σ与磁感应强度信号振幅ΔBi之间存在的正比关系，通过监测计算磁感应强度信号振幅ΔBi相对于基准测试磁感应强度信号振幅ΔB0的变化情况，来反应桥梁钢筋所受和应力σ的变化及安全情况，这样的监测策略，具备了监测系统简单，监测方式便捷迅速，传感器安装和更换便捷，灵敏程度高，传感器受温度影响小等诸多技术优点。
附图说明
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统的构架示意图；
图2为本发明基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统的监测方法的流程框图。
附图标记说明：混凝土桥梁1、磁力计阵列2、串口服务器3、无线发射端4、信号中转站5、无线接收端6、PC端处理器7、图像接收端8。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供了一种基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统，如图1所示，包括漏磁采集装置、信号转发装置和后处理装置；
所述漏磁采集装置用于安装在选定的桥梁钢筋的应力监测位置处，用以采集所述桥梁钢筋的应力监测位置处在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度信号；
所述信号转发装置用于将采集的磁感应强度信号传输至后处理装置；
所述后处理装置预先设置记录有桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度B(σ)与桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅ΔB之间的对应关系，用于根据采集的磁感应强度信号计算出桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅，进而根据桥梁钢筋在不同时刻的外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅的变化情况，依据所述对应关系来判断桥梁钢筋的应力状态。
本发明桥梁钢筋应力监测系统的设计目的在于，通过在桥梁上选定的桥梁钢筋应力监测位置处布置漏磁采集装置，利用荷载作用下自发漏磁场的磁感应强度的变化振幅来判断当前桥梁钢筋所处的应力状态。
本发明基于自发漏磁场监测信号的桥梁钢筋应力监测的技术原理是：钢筋处于应力之下时再受到额外荷载时，磁感应强度的变化振幅正比于该应力之下的磁感应强度与无滞后磁感应强度，其对应关系如下：
ΔB∝B(σ)-Ban             (1)
Ban＝f(εpin,σmax)             (2)
ΔB＝k(B(σ)-Ban)          (3)
其中，B(σ)为桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度；Ban为桥梁钢筋的无滞后磁感应强度；k为磁感应强度振幅ΔB正比于桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度B(σ)与无滞后磁感应强度Ban之差的比例系数。这其中，桥梁钢筋的应力σ，是桥梁钢筋处于应力之下时再受到额外荷载时的叠加应力；而比例系数k，也是需要通过预先的实验测量而测定，不同的桥梁钢筋所对应的该比例系数k的取值可能不同，可以通过预先实验测量施加不同额外荷载时的磁感应强度B(σ)和磁感应强度振幅ΔB然后线性拟合确定比例系数k的取值，也可以通过对桥梁钢筋进行有限元模拟等虚拟测试方式来确定磁感应强度B(σ)和磁感应强度振幅ΔB之间的比例系数k的取值。从等式(1)可知，磁感应强度的振幅取决于当前初始磁感应强度和无滞后磁感应强度的差值。从等式(2)可知，无滞后磁感应强度的大小取决于钢筋的平均钉扎密度εpin和最大安全极限载荷应力σmax。桥梁在第一次建成后会进行安全极限荷载实验，该实验基本是按照桥梁极限状态去设置荷载的，后面日常车辆基本很难达到安全极限荷载实验的荷载值，因此可以认为无滞后磁感应强度基本不变，而施加荷载前的磁感应强度B是可以通过测量得出的，且该参数是当前应力的函数。因此从等式(3)可知，当前应力与外加激励应力作用后磁感应强度振幅具有对应关系。
本发明基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统方案中，仅需采集桥梁表面的磁感应强度，并结合预先建立桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度B(σ)与桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅ΔB之间的对应关系作为应力状态监测模型，即可完成应力的监测，其中磁感应强度的采集可通过磁力计等磁感应设备直接完成，不通过预埋的方式即可对钢筋应力进行无损监测，有效地降低传感器的安装难度，能够方便快捷地对损坏的传感器进行更换。不仅如此，通过自发漏磁信号振幅来实现混凝土桥梁内部钢筋当前应力的监测，具有采集频率快，灵敏程度高的特点，能够及时对应力较大的钢筋做出判断。
具体而言，如图1所示，本发明基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统中，漏磁采集装置可以设计包括磁力计阵列2和串口服务器3；磁力计阵列3用于安装在混凝土桥梁1上选定的桥梁钢筋的应力监测位置处，用于采集桥梁钢筋的应力监测位置处在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度；串口服务器3的串口采集端与磁力计阵列2的信号输出端进行电信号连接，用于获取磁力计阵列2采集的桥梁钢筋的应力监测位置处在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度，并转换为数字信号的磁感应强度信号，进行对外输出。采用多个磁力计构成的磁力计阵列2，可以避免因单个磁力计传感器误差所引起的信号采集误差，进而使得对桥梁钢筋的应力状态的判断更为准确。
信号转发装置可以设计包括无线发射端4、信号中转站5和无线接收端6；无线发射端4的数字信号输入端与漏磁采集装置的磁感应强度信号输出端进行电信号连接，用于将磁感应强度信号转换为磁感应强度无线信号，进行对外无线发送；信号中转站5分别与无线发射端4和无线接收端6之间通过无线通信网络进行无线通信连接，用于进行磁感应强度无线信号的无线转发；无线接收端6用于通过信号中转站5接收来自无线发射端4的磁感应强度无线信号，并将其转换恢复为采集的数字信号的磁感应强度信号，传输至后处理装置。
后处理装置包括可以设计PC端处理器和图像接收端8；PC端处理器7预先设置记录有桥梁钢筋应力σ与桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅ΔB之间的对应关系作为应力状态监测模型，即：
ΔB＝k(B(σ)-Ban)；
其中，B(σ)为桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度；Ban为桥梁钢筋的无滞后磁感应强度；k为磁感应强度振幅ΔB正比于桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度B(σ)与无滞后磁感应强度Ban之差的比例系数；
PC端处理器用于根据采集的磁感应强度信号计算出桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅，进而根据桥梁钢筋在不同时刻的外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅的变化情况，依据所述作为应力状态监测模型所示的对应关系来判断桥梁钢筋的应力状态，并处理生成采集的磁感应强度信号和相应磁感应强度振幅的图像信号，发送至图像接收端8，且在判定桥梁钢筋的应力增长存在超限风险时，进行桥梁钢筋应力超限风险预警；图像接收端8用于对PC端处理器7发送的磁感应强度信号和相应磁感应强度振幅的图像信号进行图像显示。
基于上述的设计思路，本发明提供了一种基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测方法，采用上述的桥梁钢筋应力监测系统实施，具体流程如图2所示，包括如下步骤：
S1、通过桥梁的有限元模型分析确定桥梁钢筋在外部荷载作用下的应力变化敏感区域，将桥梁上对应所述应力变化敏感区域的位置选定作为桥梁钢筋的应力监测位置，安装漏磁采集装置，并构建如权利要求1所述的桥梁钢筋应力监测系统。
桥梁钢筋在外部荷载作用下的应力变化敏感区域，通常选定为桥梁收到外部荷载应力作用下的结构桥梁最不利位置(最易受应力破坏的位置)，可以通过桥梁的有限元模型进行影响线分析得出，这样选出的应力变化敏感区域总以为桥梁钢筋的应力监测位置，更有利于准确反映桥梁钢筋的应力超限安全风险。
S2、使用桥梁允许通行的车辆按照桥梁通行限速范围内的时速匀速行驶通过桥梁，进行基准应力测试，采用桥梁钢筋应力监测系统采集此时的基准测试磁感应强度信号B(σ0)并计算相应的基准测试磁感应强度信号振幅ΔB0，并设定在所述基准测试磁感应强度信号振幅ΔB0基础之上的磁感应强度信号振幅安全增量阈值Δ(ΔB0)S。
对桥梁进行一次车辆匀速平稳行驶施加外部荷载的安全测试，作为基准应力测试，目的是测得一个用以作为基准参考的基准测试磁感应强度信号振幅ΔB0，同时也用于基于此基准测试磁感应强度信号振幅ΔB0来确定出一个磁感应强度信号振幅安全增量阈值Δ(ΔB0)S。这个阈值Δ(ΔB0)S的具体取值，可以根据桥梁在第一次建成后进行安全极限荷载实验时最大安全极限载荷应力σmax对应的磁感应强度信号振幅ΔB(σmax)(如果有条件测量获得磁感应强度信号振幅的条件在)减去基准测试磁感应强度信号振幅ΔB0后乘以一个取值(0,1)之间的安全比例系数a0来确定，即可以设定Δ(ΔB0)S＝a0·[ΔB(σmax)-ΔB0]；或者，也可以通过桥梁的有限元模型分析模拟来估算得到桥梁的最大安全极限载荷应力σmax对应的磁感应强度信号振幅ΔB(σmax)，然后采用上述的公式Δ(ΔB0)S＝a0·[ΔB(σmax)-ΔB0]Kauai去额度不够阈值Δ(ΔB0)S的具体取值；而其中安全比例系数a0的具体取值，可以根据安全预警需求和经验来加以确定，通常可优选设定在0.3～0.7之间。
S3、此后，通过桥梁钢筋应力监测系统间歇地采集桥梁在外部荷载作用下的磁感应强度信号Bi并计算相应的磁感应强度信号振幅ΔBi，且分别计算每次采集后得到的磁感应强度信号振幅ΔBi与基准测试磁感应强度信号振幅ΔB0之间的差值，若判断该差值大于所设定的磁感应强度信号振幅安全增量阈值Δ(ΔB0)S，即若ΔBi-ΔB0＞Δ(ΔB0)S，则判定桥梁钢筋的应力增长存在超限风险，进行桥梁钢筋应力超限风险预警。
这样，本发明并没有直接监测桥梁钢筋处于应力之下时再受到额外荷载时叠加应力σ大小，而是借助该和应力σ与磁感应强度信号振幅ΔBi之间存在的正比关系，通过监测计算磁感应强度信号振幅ΔBi相对于基准测试磁感应强度信号振幅ΔB0的变化情况，来反应桥梁钢筋所受和应力σ的变化及安全情况，这样的监测策略，具备了监测系统简单，监测方式便捷迅速，传感器安装和更换便捷，灵敏程度高，传感器受温度影响小等诸多技术优点。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统，其特征在于，包括漏磁采集装置、信号转发装置和后处理装置；
所述漏磁采集装置用于安装在选定的桥梁钢筋的应力监测位置处，用以采集所述桥梁钢筋的应力监测位置处在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度信号；
所述信号转发装置用于将采集的磁感应强度信号传输至后处理装置；
所述后处理装置预先设置记录有桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度B(σ)与桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅ΔB之间的对应关系，用于根据采集的磁感应强度信号计算出桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅，进而根据桥梁钢筋在不同时刻的外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅的变化情况，依据所述对应关系来判断桥梁钢筋的应力状态。
2.根据权利要求1所述基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统，其特征在于，所述漏磁采集装置包括磁力计阵列和串口服务器；
所述磁力计阵列用于安装在选定的桥梁钢筋的应力监测位置处，用于采集桥梁钢筋的应力监测位置处在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度；
所述串口服务器的串口采集端与磁力计阵列的信号输出端进行电信号连接，用于获取磁力计阵列采集的桥梁钢筋的应力监测位置处在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度，并转换为数字信号的磁感应强度信号，进行对外输出。
3.根据权利要求1所述基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统，其特征在于，所述信号转发装置包括无线发射端、信号中转站和无线接收端；
所述无线发射端的数字信号输入端与漏磁采集装置的磁感应强度信号输出端进行电信号连接，用于将磁感应强度信号转换为磁感应强度无线信号，进行对外无线发送；
所述信号中转站分别与无线发射端和无线接收端之间通过无线通信网络进行无线通信连接，用于进行磁感应强度无线信号的无线转发；
所述无线接收端用于通过信号中转站接收来自无线发射端的磁感应强度无线信号，并将其转换恢复为采集的数字信号的磁感应强度信号，传输至后处理装置。
4.根据权利要求1所述基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统，其特征在于，所述后处理装置包括PC端处理器和图像接收端；
所述PC端处理器预先设置记录有桥梁钢筋应力σ与桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅ΔB之间的对应关系，用于根据采集的磁感应强度信号计算出桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅，进而根据桥梁钢筋在不同时刻的外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅的变化情况，依据所述对应关系来判断桥梁钢筋的应力状态，并处理生成采集的磁感应强度信号和相应磁感应强度振幅的图像信号，发送至图像接收端，且在判定桥梁钢筋的应力增长存在超限风险时，进行桥梁钢筋应力超限风险预警；
所述图像接收端用于对PC端处理器发送的磁感应强度信号和相应磁感应强度振幅的图像信号进行图像显示。
5.根据权利要求1所述基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测系统，其特征在于，桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度B(σ)与桥梁钢筋在外部荷载作用下产生自发漏磁的磁感应强度振幅ΔB之间的对应关系为：
ΔB＝k(B(σ)-Ban)；
其中，B(σ)为桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度；Ban为桥梁钢筋的无滞后磁感应强度；k为磁感应强度振幅ΔB正比于桥梁钢筋在应力σ状态下产生自发漏磁的磁感应强度B(σ)与无滞后磁感应强度Ban之差的比例系数。
6.基于自发漏磁时域信号的桥梁钢筋应力监测方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的桥梁钢筋应力监测系统实施，包括如下步骤：
S1、通过桥梁的有限元模型分析确定桥梁钢筋在外部荷载作用下的应力变化敏感区域，将桥梁上对应所述应力变化敏感区域的位置选定作为桥梁钢筋的应力监测位置，安装漏磁采集装置，并构建如权利要求1所述的桥梁钢筋应力监测系统；
S2、使用桥梁允许通行的车辆按照桥梁通行限速范围内的时速匀速行驶通过桥梁，进行基准应力测试，采用桥梁钢筋应力监测系统采集此时的基准测试磁感应强度信号B(σ0)并计算相应的基准测试磁感应强度信号振幅ΔB0，并设定在所述基准测试磁感应强度信号振幅ΔB0基础之上的磁感应强度信号振幅安全增量阈值Δ(ΔB0)S；
S3、此后，通过桥梁钢筋应力监测系统间歇地采集桥梁在外部荷载作用下的磁感应强度信号Bi并计算相应的磁感应强度信号振幅ΔBi，且分别计算每次采集后得到的磁感应强度信号振幅ΔBi与基准测试磁感应强度信号振幅ΔB0之间的差值，若判断该差值大于所设定的磁感应强度信号振幅安全增量阈值Δ(ΔB0)S，即若ΔBi-ΔB0＞Δ(ΔB0)S，则判定桥梁钢筋的应力增长存在超限风险，进行桥梁钢筋应力超限风险预警。
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