CN116659728B - 一种用于斜拉索振动监测的索力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及斜拉索振动监测技术领域，公开了一种用于斜拉索振动监测的索力传感器，包括可拆卸成两部分的套环，所述套环的内部开设有空腔，空腔的内壁滑动连接有多个监测组件；所述监测组件包括与空腔的内壁滑动的横向框，横向框的内壁固定连接有弹性绳，弹性绳的一端固定连接有框架，框架的一侧固定连接有位置传感器，横向框的一端安装有延时组件；所述延时组件包括与横向框固定的两个支架，两个支架之间固定连接有侧板，侧板的一侧固定连接有延时开关。本发明解决了现有技术中难以利用斜拉索振动时位置的变化随时对斜拉索进行监测，同时延长振动时位置变化的持续时间，降低对监测以及信号传递频率要求的问题。

Description

一种用于斜拉索振动监测的索力传感器

技术领域

本发明涉及斜拉索振动监测技术领域，尤其涉及一种用于斜拉索振动监测的索力传感器。

背景技术

拉索的索力状态是衡量桥梁是否正常运营的一个重要标志，因此要对拉索状态进行监测，保证桥梁使用的安全。

经检索，申请号CN202011331472.7的专利，公开了一种镶嵌式索力传感器，串接于锚具与结构物之间，用以长期精确监测斜拉桥拉索的拉力，但是传感器有固定的使用寿命，在超过工作寿命后容易出现监测准确性下降的状况，最终完全无法实现监测的效果。

申请号CN202110042708.3的专利，公开了一种采空区沉降监测系统与方法，将NPR缆索倾斜埋设于开采沉降区内，利用缆索上的沉降传感器监测到的坐标数据，对采空区的沉降进行量化评判，该方法缆索沉降时保持同一位置的时间较长，而桥梁上的斜拉索振动的速度较快，对传感器接收以及传递数据的频率要求更高。

因此需要一种在斜拉索振动时位置变化的基础上，通过监测斜拉索振动时监测点与信号接收设备距离以及方位发生的变化，能够随时对斜拉索的振动进行监测，同时延长振动时位置变化的持续时间，降低对监测以及信号传递频率要求的设备。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中难以利用斜拉索振动时位置的变化随时对斜拉索进行监测，同时延长振动时位置变化的持续时间，降低对监测以及信号传递频率要求的问题，而提出的一种用于斜拉索振动监测的索力传感器。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于斜拉索振动监测的索力传感器，包括可拆卸成两部分的套环，所述套环的内部开设有空腔，空腔的内壁滑动连接有多个监测组件；

所述监测组件包括与空腔的内壁滑动的横向框，横向框的内壁固定连接有弹性绳，弹性绳的一端固定连接有框架，框架靠近弹性绳的一侧固定连接有位置传感器，横向框远离弹性绳的一端安装有延时组件；

所述延时组件包括与横向框固定的两个支架，两个支架之间固定连接有侧板，侧板靠近横向框的一侧固定连接有延时开关，延时开关靠近横向框的一侧电性连接有电磁铁，框架之间通过倾斜板固定连接有与电磁铁之间磁力吸引的金属板。

优选的，所述横向框远离弹性绳的一侧转动连接有挡板，挡板与侧板之间固定连接有弹簧。

优选的，所述支架包括与横向框固定连接，顶部开设有长槽的折板，折板的底部滑动连接有与侧板固定的横板，折板的顶部设置有一端贯穿长槽和横板的螺栓，螺栓的底部安装有螺母。

优选的，所述套环包括左半环和右半环，左半环和右半环的内部均开设有空腔，右半环的两端均开设有用于左半环卡紧的穿孔，左半环的两端均设置有一端活动延伸至右半环内部的延伸框，延伸框远离左半环的一侧固定连接有弹性板，弹性板的一端固定连接有延伸至穿孔内部用于固定左半环和右半环的凸块。

优选的，所述监测组件至少安装有两个，左半环和右半环内部的监测组件数量相同。

优选的，所述横向框的一侧开设有贯穿其表面的滑槽，左半环和右半环的内壁两端均固定连接有限位块，两个限位块之间固定连接有滑动延伸至滑槽内部的弧形杆。

优选的，所述左半环的一侧均固定连接有第一竖板，右半环的一侧均固定连接有第二竖板，第一竖板的外侧安装有用于驱动套环沿着斜拉索移动的驱动组件。

优选的，所述驱动组件包括套设在第一竖板和左半环外部的链条，第一竖板远离第二竖板的一侧安装有用于引导链条移动方向的驱动架。

优选的，所述驱动架包括安装在第一竖板底部一端的从动齿轮架，以及安装在第一竖板顶部一端的主动齿轮架，从动齿轮架的两侧之间转动连接有与链条啮合的从动齿轮，主动齿轮架的两侧之间转动连接有与链条啮合的主动齿轮，主动齿轮架的一侧固定连接有用于驱动主动齿轮旋转的电机。

优选的，所述横向框的侧面和挡板均使用铁合金板，左半环远离右半环的一侧固定连接有用于减少链条与左半环摩擦的金属折板。

与现有技术相比，本发明提供了一种用于斜拉索振动监测的索力传感器，具备以下有益效果：

1、本发明通过监测组件，能够随时对斜拉索进行振动监测，将斜拉索频繁的小范围振动轨迹转变成更大时间间隔的大范围振动轨迹，将振动进行了放大处理，使斜拉索的振动更加便于观察，同时延长了斜拉索振动导致的位置变动的持续时间，不需要位置传感器高频率的将位置信息输送到地面的数据接收设备，降低了对斜拉索振动监测以及信号传递频率的要求；

2、本发明通过可以拆卸的左半环和右半环，能够方便的将振动监测设备固定在斜拉索上，方便随时对斜拉索进行振动监测；

3、本发明通过挡板、弹簧和支架，能够对斜拉索的振动进行筛选，在斜拉索轻微振动时不进行数据传送，只有在斜拉索振动幅度达到一定程度时才开始进行监测，消除了斜拉索小幅度振动产生的无效数据，能够节省位置传感器传输数据时的电量消耗，使设备能够更长时间的监测斜拉索的振动状况后再进行电量补充；

4、本发明通过弧形杆，可以根据需要减少使用的位置传感器的数量，实现低成本监测斜拉索振动状况的目的；

5、本发明通过驱动组件，降低了设备在斜拉索上调整位置的难度，能够方便的将设备移动到斜拉索的合适位置进行振动监测。

附图说明

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明左半环和右半环拆开的结构示意图；

图3为本发明左半环的内部剖视图；

图4为本发明监测组件的结构示意图；

图5为本发明横向框和延时组件的结构示意图；

图6为本发明横向框的内部剖视图；

图7为本发明第一竖板和驱动组件的结构示意图；

图8为本发明第一竖板和驱动组件的局部剖视图。

图中：1、套环；101、左半环；102、右半环；103、延伸框；104、弹性板；105、凸块；2、监测组件；21、横向框；22、弹性绳；23、框架；24、位置传感器；25、延时组件；251、支架；2511、折板；2512、横板；2513、螺栓；2514、螺母；252、侧板；253、延时开关；254、电磁铁；255、金属板；3、挡板；4、弹簧；5、限位块；6、弧形杆；7、第一竖板；8、第二竖板；9、驱动组件；91、链条；92、驱动架；921、从动齿轮架；922、主动齿轮架；923、从动齿轮；924、主动齿轮；925、电机；10、金属折板。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

参照图1-图6，一种用于斜拉索振动监测的索力传感器，包括可拆卸成两部分的套环1，套环1的内部开设有空腔，空腔的内壁滑动连接有多个监测组件2，套环1拆开成两部分后从两侧套在需要进行振动监测的斜拉索上，然后将套环1的两部分固定成一个整体，监测组件2对斜拉索的振动状况进行检测，然后将监测到的数据发送到地面上工作人员的数据接收设备中，相较于直接串联在斜拉索和结构物上的振动监测设备具有固定的使用寿命，本方案降低了监测设备使用寿命的影响，能够随时对斜拉索进行振动监测。

监测组件2包括与空腔的内壁滑动的横向框21，横向框21的内壁固定连接有弹性绳22，弹性绳22的一端固定连接有框架23，框架23靠近弹性绳22的一侧固定连接有位置传感器24，横向框21远离弹性绳22的一端安装有延时组件25，套环1套在斜拉索上，当斜拉索振动时，斜拉索朝向不同的方向移动，在斜拉索向一个方向移动的过程中，带动套环1以及内部的横向框21、框架23和位置传感器24移动，框架23将弹性绳22拉长变形，直至斜拉索向其他的方向移动，弹性绳22将框架23和位置传感器24向斜拉索的方向拉动，在位置传感器24移动的过程中，位置传感器24不断将位置坐标输送到地面工作人员的数据接收设备中，地面工作人员可以得到斜拉索与数据接收设备的距离以及角方位变化，将位置传感器24和斜拉索的垂直距离记为L，位置传感器24输送的坐标记为A点，A点向斜拉索垂直方向移动L距离的位置记为B点，B点就是斜拉索振动时的位置坐标，一段时间内持续的B点坐标变化可以反映出斜拉索的振动情况，可以根据斜拉索振动时的位置变化，进而导致的斜拉索与地面数据接收设备距离以及方位的变化，对斜拉索的振动情况进行实时监测。

延时组件25包括与横向框21固定的两个支架251，两个支架251之间固定连接有侧板252，侧板252靠近横向框21的一侧固定连接有延时开关253，延时开关253靠近横向框21的一侧电性连接有电磁铁254，框架23之间通过倾斜板固定连接有与电磁铁254之间磁力吸引的金属板255，初始状态电磁铁254不通电没有磁性，选择受磁性影响小的位置传感器24，当斜拉索向一个方向移动时，带动监测组件2同时移动，直至斜拉索停止向这个方向移动，框架23和位置传感器24由于惯性继续向远离斜拉索的方向移动，将弹性绳22拉长变形，带动金属板255逐渐靠近电磁铁254，直至金属板255推动电磁铁254挤压延时开关253，延时开关253控制电磁铁254通电，将金属板255、框架23和位置传感器固定在电磁铁254处，在这个过程中斜拉索振动时位置传感器24始终处在靠近电磁铁254的位置，一段时间后延时开关253自动控制电磁铁254断电，弹性绳22拉动框架23和位置传感器24向斜拉索的方向移动，斜拉索振动的过程带动金属板255继续向斜拉索移动的方向移动，由于斜拉索振动的范围小，位置传感器24由于惯性拉长弹性绳22后移动的距离大，位置传感器24被固定在电磁铁254附近时受到斜拉索向反方向移动产生的位置变化影响可以忽略，将斜拉索频繁的小范围振动轨迹转变成更大时间间隔的大范围振动轨迹，将振动进行了放大处理，使斜拉索的振动更加便于观察，同时延长了斜拉索振动导致的位置变动的持续时间，不需要位置传感器24高频率的将位置信息输送到地面的数据接收设备，降低了对斜拉索振动监测以及信号传递频率的要求。

套环1包括左半环101和右半环102，左半环101和右半环102的内部均开设有空腔，右半环102的两端均开设有用于左半环101卡紧的穿孔，左半环101的两端均设置有一端活动延伸至右半环102内部的延伸框103，延伸框103远离左半环101的一侧固定连接有弹性板104，弹性板104的一端固定连接有延伸至穿孔内部用于固定左半环101和右半环102的凸块105，将左半环101和右半环102从斜拉索的两侧套在斜拉索上，凸块105伸入右半环102内部后被右半环102的内壁向斜拉索的方向挤压，进而将弹性板104推动弯曲，然后将延伸框103插入右半环102内部，直至凸块105移动到穿孔处，弹性板104推动凸块105穿过穿孔后一端延伸到右半环102外部，此时左半环101和右半环102固定位一个整体挂在斜拉索上，需要将套环1从斜拉索上取下时，向斜拉索的方向按压凸块105，凸块105将弹性板104挤压弯曲后完全进入到右半环102内部，此时将左半环101和右半环102向相互远离的方向拉动，左半环101和右半环102从斜拉索上脱离，能够方便的将振动监测设备固定在斜拉索上，方便随时对斜拉索进行振动监测。

实施例二

如图1-图6所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，横向框21远离弹性绳22的一侧转动连接有挡板3，挡板3与侧板252之间固定连接有弹簧4，支架251包括与横向框21固定连接，顶部开设有长槽的折板2511，折板2511的底部滑动连接有与侧板252固定的横板2512，折板2511的顶部设置有一端贯穿长槽和横板2512的螺栓2513，螺栓2513的底部安装有螺母2514，当斜拉索振动时，斜拉索上的监测组件2随着斜拉索振动，直至斜拉索向其他的方向移动，框架23和位置传感器24由于惯性继续向原来的方向移动，将弹性绳22拉长变形，位置传感器24向侧板252移动，直至被挡板3阻挡，当斜拉索轻微振动时位置传感器24无法推动挡板3将弹簧4挤压收缩后打开，位置传感器24移动的距离较小不显示斜拉索的位置变化，当斜拉索振动剧烈时，带动框架23和位置传感器24移动的速度较快，框架23由于惯性推动挡板3将弹簧4挤压收缩后挡板3打开，金属板255逐渐靠近电磁铁254后挤压延时开关253，电磁铁254通电后将金属板255和位置传感器24吸附在电磁铁254上一段时间，位置传感器24的位置变化大输送到地面数据接收设备上较为明显，沿着折板2511移动横板2512，然后将螺栓2513穿过折板2511和横板2512，调整侧板252与横向框21之间的距离，进而调整弹簧4的弹性系数，进而控制位置传感器24推开挡板3后被吸附在电磁铁254上时斜拉索的最小振动幅度，能够对斜拉索的振动进行筛选，在斜拉索轻微振动时不进行数据传送，只有在斜拉索振动幅度达到一定程度时才开始进行监测，消除了斜拉索小幅度振动产生的无效数据，能够节省位置传感器24传输数据时的电量消耗，使设备能够更长时间的监测斜拉索的振动状况后再进行电量补充。

实施例三

如图1-图6所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，监测组件2安装有两个，左半环101和右半环102内部的监测组件2数量相同，横向框21的一侧开设有贯穿其表面的滑槽，左半环101和右半环102的内壁两端均固定连接有限位块5，两个限位块5之间固定连接有滑动延伸至滑槽内部的弧形杆6，当斜拉索向一个方向移动时，带动左半环101和右半环102同时移动，进而带动其内部的监测组件2沿着弧形杆6向斜拉索的移动方向移动，斜拉索移动方向上的监测组件2内部的位置传感器24，记为M，沿着斜拉索的移动方向移动，另一个监测组件2内部的位置传感器24记为N，当斜拉索的向相反的方向移动时，监测组件2沿着弧形杆6再次移动到斜拉索的移动方向上，此时N沿着斜拉索的移动方向移动，此时M由于惯性继续向斜拉索相反的移动方向移动，推动电磁铁254挤压延时开关253，将金属板255和位置传感器24固定在电磁铁254上一段时间，直至斜拉索再次向相反的方向移动，N移动到电磁铁254处推动延时开关253，斜拉索振动时监测组件2内部的位置传感器24重复这一运动过程，可以根据需要减少使用的位置传感器24的数量，实现低成本监测斜拉索振动状况的目的。

实施例四

如图1-图8所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，左半环101的一侧均固定连接有第一竖板7，右半环102的一侧均固定连接有第二竖板8，第一竖板7的外侧安装有用于驱动套环1沿着斜拉索移动的驱动组件9，驱动组件9包括套设在第一竖板7和左半环101外部的链条91，第一竖板7远离第二竖板8的一侧安装有用于引导链条91移动方向的驱动架92，驱动架92包括安装在第一竖板7底部一端的从动齿轮架921，以及安装在第一竖板7顶部一端的主动齿轮架922，从动齿轮架921的两侧之间转动连接有与链条91啮合的从动齿轮923，主动齿轮架922的两侧之间转动连接有与链条91啮合的主动齿轮924，主动齿轮架922的一侧固定连接有用于驱动主动齿轮924旋转的电机925，横向框21的侧面和挡板3均使用铁合金板，左半环101远离右半环102的一侧固定连接有用于减少链条91与左半环101摩擦的金属折板10，铁合金材质的横向框21和挡板用于阻挡电磁铁254对两侧的监测组件2内部的位置传感器24的影响，电机925带动主动齿轮924转动，进而带动链条91移动，进而带动从动齿轮923转动，链条91移动的过程中贴在金属折板10的表面滑动，同时带动套环1沿着斜拉索移动，降低了设备在斜拉索上调整位置的难度，能够方便的将设备移动到斜拉索的合适位置进行振动监测。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于斜拉索振动监测的索力传感器，包括可拆卸成两部分的套环（1），其特征在于，所述套环（1）的内部开设有空腔，空腔的内壁滑动连接有多个监测组件（2）；

所述监测组件（2）包括与空腔的内壁滑动的横向框（21），横向框（21）的内壁固定连接有弹性绳（22），弹性绳（22）的一端固定连接有框架（23），框架（23）靠近弹性绳（22）的一侧固定连接有位置传感器（24），横向框（21）远离弹性绳（22）的一端安装有延时组件（25）；

所述延时组件（25）包括与横向框（21）固定的两个支架（251），两个支架（251）之间固定连接有侧板（252），侧板（252）靠近横向框（21）的一侧固定连接有延时开关（253），延时开关（253）靠近横向框（21）的一侧电性连接有电磁铁（254），框架（23）之间通过倾斜板固定连接有与电磁铁（254）之间磁力吸引的金属板（255）。

2.根据权利要求1所述的一种用于斜拉索振动监测的索力传感器，其特征在于，所述横向框（21）远离弹性绳（22）的一侧转动连接有挡板（3），挡板（3）与侧板（252）之间固定连接有弹簧（4）。

3.根据权利要求1所述的一种用于斜拉索振动监测的索力传感器，其特征在于，所述支架（251）包括与横向框（21）固定连接，顶部开设有长槽的折板（2511），折板（2511）的底部滑动连接有与侧板（252）固定的横板（2512），折板（2511）的顶部设置有一端贯穿长槽和横板（2512）的螺栓（2513），螺栓（2513）的底部安装有螺母（2514）。

4.根据权利要求2所述的一种用于斜拉索振动监测的索力传感器，其特征在于，所述套环（1）包括左半环（101）和右半环（102），左半环（101）和右半环（102）的内部均开设有空腔，右半环（102）的两端均开设有用于左半环（101）卡紧的穿孔，左半环（101）的两端均设置有一端活动延伸至右半环（102）内部的延伸框（103），延伸框（103）远离左半环（101）的一侧固定连接有弹性板（104），弹性板（104）的一端固定连接有延伸至穿孔内部用于固定左半环（101）和右半环（102）的凸块（105）。

5.根据权利要求4所述的一种用于斜拉索振动监测的索力传感器，其特征在于，所述监测组件（2）至少安装有两个，左半环（101）和右半环（102）内部的监测组件（2）数量相同。

6.根据权利要求5所述的一种用于斜拉索振动监测的索力传感器，其特征在于，所述横向框（21）的一侧开设有贯穿其表面的滑槽，左半环（101）和右半环（102）的内壁两端均固定连接有限位块（5），两个限位块（5）之间固定连接有滑动延伸至滑槽内部的弧形杆（6）。

7.根据权利要求4所述的一种用于斜拉索振动监测的索力传感器，其特征在于，所述左半环（101）的一侧均固定连接有第一竖板（7），右半环（102）的一侧均固定连接有第二竖板（8），第一竖板（7）的外侧安装有用于驱动套环（1）沿着斜拉索移动的驱动组件（9）。

8.根据权利要求7所述的一种用于斜拉索振动监测的索力传感器，其特征在于，所述驱动组件（9）包括套设在第一竖板（7）和左半环（101）外部的链条（91），第一竖板（7）远离第二竖板（8）的一侧安装有用于引导链条（91）移动方向的驱动架（92）。

9.根据权利要求8所述的一种用于斜拉索振动监测的索力传感器，其特征在于，所述驱动架（92）包括安装在第一竖板（7）底部一端的从动齿轮架（921），以及安装在第一竖板（7）顶部一端的主动齿轮架（922），从动齿轮架（921）的两侧之间转动连接有与链条（91）啮合的从动齿轮（923），主动齿轮架（922）的两侧之间转动连接有与链条（91）啮合的主动齿轮（924），主动齿轮架（922）的一侧固定连接有用于驱动主动齿轮（924）旋转的电机（925）。

10.根据权利要求8所述的一种用于斜拉索振动监测的索力传感器，其特征在于，所述横向框（21）的侧面和挡板（3）均使用铁合金板，左半环（101）远离右半环（102）的一侧固定连接有用于减少链条（91）与左半环（101）摩擦的金属折板（10）。