CN206496859U - 一种在役缆索索力检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于桥梁缆索检测技术领域，并公开了一种在役缆索索力检测装置，包括磁化单元、运动调节单元和传感器检测单元，所述磁化单元包括磁化器壳体和设置在所述磁化器壳体内的磁化器；所述运动调节单元包括直线导轨、滑块和微动调节装置；所述传感器检测单元包括传感器外壳及多个磁传感器；所述调整螺栓用于推动所述传感器外壳沿所述直线导轨移动。本实用新型在进行在役缆索索力检测时，由于传感器检测单元可沿缆索轴向移动，从而使得每个传感单元在保持间距不变的条件下，测量出一组磁感应强度值，由此可以得到一组股峰处的磁感应强度值，进而可通过计算得到缆索中钢丝表面磁感应强度，从而提高磁性法测索力的精度。

Description

一种在役缆索索力检测装置

技术领域

本实用新型属于桥梁缆索检测技术领域，更具体地，涉及一种在役缆索索力检测装置。

背景技术

缆索作为斜拉桥、悬索桥、拱桥等桥梁的关键构件之一，如何准确获取其承载状况对保障桥梁安全运营具有重要作用。振频法作为一种索力测量方法，已广泛应用于桥梁索力测量之中，然而，受边界条件影响，振频法在测量短吊杆中存在精度低的不足。磁测法则不受边界条件的影响，在短吊杆中具有显著优势，如专利申请号201410384380.3当中公开了一种铁磁性细长构件索力检测方法与装置，其特征在于用于磁场测量的霍尔元件采用等间距布置，该装置可准确测量表面光滑构件的磁感应强度，但由于缆索表面具有凹凸不平的捻制股波，当缆索被磁化时，在其表面将形成与股波变化相对应的磁感应强度值，该变化可由图1看出。若采用上述装置进行测量，则易受钢丝之间漏磁场的影响，而无法准确推算出缆索中钢丝表面磁感应强度，从而导致测量结果的不准确。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种在役缆索索力检测装置，可快速而有效的测得缆索股峰处的磁感应强度值，进而可推算得到缆索的表面磁感应强度值，从而提高磁测法的测量精度。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种在役缆索索力检测装置，其特征在于，包括磁化单元、运动调节单元和传感器检测单元，其中，

所述磁化单元包括磁化器壳体和设置在所述磁化器壳体内的磁化器，以用于将缆索磁化；

所述运动调节单元包括直线导轨、滑块和微动调节装置，所述直线导轨固定安装在所述磁化器壳体的外侧，所述滑块滑动安装在所述直线导轨上，所述微动调节装置包括螺纹连接在所述磁化器壳体上的、用于推动所述传感器外壳沿所述直线导轨移动的调整螺栓；

所述传感器检测单元包括传感器外壳及多个磁传感器，所述传感器外壳固定安装在所述滑块上，每个所述磁传感器分别伸入所述传感器外壳内，以用于与缆索接触并获得缆索上的磁感应强度。

优选地，相邻两磁传感器的距离为缆索股间隙的整数倍。

优选地，所述传感器壳体与每个所述磁传感器之间分别设置有压缩弹簧，以用于使所述磁传感器压紧在缆索上。

优选地，所述直线导轨远离所述磁化器壳体的一端固定安装有尾架，所述传感器外壳位于所述尾架和所述磁化器壳体之间，所述传感器外壳与所述尾架之间设置有顶紧弹簧，以用于在调整螺栓推动所述传感器外壳移动时顶紧传感器外壳，并使传感器外壳与调整螺栓紧密接触。

优选地，所述传感器外壳相对的两个侧壁上分别安装有限位销，所述限位销伸入所述传感器外壳内，所述传感器在对应于所述限位销的位置设置有凹槽，所述限位销伸入所述传感器的凹槽内，以用于承接磁传感器及保证所述磁传感器能上下移动调整位置，并且防止所述磁传感器从所述传感器外壳中脱落。

优选地，所述磁传感器等间距排列成一条直线。

优选地，所述磁化单元对称设置有两个，并且这两个磁化单元通过铰链和搭扣连接在一起，以用于夹紧缆索及对缆索进行磁化。

优选地，所述传感器检测单元对称设置有两个，并且这两个磁化单元通过铰链和搭扣连接在一起，以用于夹紧缆索及对缆索进行检测。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本实用新型在进行在役缆索索力检测时，由于传感器检测单元可沿缆索轴向移动，从而使得每个传感单元在保持间距不变的条件下，测量出一组磁感应强度值，由此可以得到一组股峰处的磁感应强度值，进而可通过计算得到缆索中钢丝表面磁感应强度，从而提高磁性法测索力的精度。

附图说明

图1为缆索表面径向漏磁场仿真分布图；

图2为缆索表面股峰以及股间隙示意图；

图3是本实用新型的主视图；

图4是本实用新型的俯视图；

图5是调节螺栓安装在磁化单元与传感器检测单元之间的示意图；

图6是本实用新型中磁化单元纵剖面结构示意图；

图7是本实用新型中传感器检测单元纵剖面结构示意图；

图8是本实用新型中磁化单元左视示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图8，一种在役缆索索力检测装置，包括磁化单元、运动调节单元和传感器检测单元，其中，

所述磁化单元包括磁化器壳体和设置在所述磁化器壳体内的磁化器，以用于将缆索17磁化；

所述运动调节单元包括直线导轨3、滑块4和微动调节装置，所述直线导轨3固定安装在所述磁化器壳体的外侧，所述滑块4滑动安装在所述直线导轨3上，所述微动调节装置包括螺纹连接在所述磁化器壳体上的调整螺栓10；

所述传感器检测单元包括传感器外壳7及多个磁传感器6，所述传感器外壳7固定安装在所述滑块4上，每个所述磁传感器6分别伸入所述传感器外壳7内，以用于与缆索17接触并获得缆索17上的磁感应强度；；

所述调整螺栓10用于推动所述传感器外壳7沿所述直线导轨3移动。

进一步，相邻两磁传感器6的距离为缆索17的股间隙的整数倍。

进一步，所述传感器壳体与每个所述磁传感器6之间分别设置有压缩弹簧23，以用于使所述磁传感器6压紧在缆索17上。

进一步，所述直线导轨3远离所述磁化器壳体的一端固定安装有尾架9，所述传感器外壳7位于所述尾架9和所述磁化器壳体之间，所述传感器外壳7与所述尾架9之间设置有顶紧弹簧8，以用于在调整螺栓10推动所述传感器外壳7移动时顶紧传感器外壳7并使传感器外壳7与调整螺栓10紧密接触。

进一步，所述传感器外壳7相对的两个侧壁上分别安装有限位销16，所述限位销16伸入所述传感器外壳7内，所述传感器在对应于所述限位销16的位置设置有凹槽，所述限位销16伸入所述传感器的凹槽内，以用于承接磁传感器6及保证所述磁传感器6能上下移动调整位置，并且防止所述磁传感器6从所述传感器外壳7中脱落。

进一步，所述的磁传感器6等间距排列成一条直线。

进一步，所述磁化单元对称设置有两个，并且这两个磁化单元通过铰链和搭扣24连接在一起，，以用于夹紧缆索17及对缆索17进行磁化。

进一步，所述传感器检测单元对称设置有两个，并且这两个磁化单元通过铰链和搭扣24连接在一起，，以用于夹紧缆索17及对缆索17进行检测。

所述磁化单元具有磁化器、磁铁盒14、磁化器外壳1以及U型手柄11，作为优选，磁化器由两个磁铁13承接一个衔铁12构成，与缆索17形成闭合磁路，利于将缆索17磁化到饱和。衔铁12通过第一螺钉20与磁铁盒14固连，将磁铁13封装于磁铁盒14内部；U型手柄11通过第二螺钉21安装在磁化器外壳1上，并且第二螺钉21旋入衔铁12，使得衔铁12和磁化器外壳1固连。磁化器外壳1和磁铁盒14共同形成磁化器壳体，两者互相配合形成一个封闭的空间，既可增加装置的美观性，还可有效防止磁化器的损坏以及外界环境对磁化器的腐蚀。

本实用新型的传感器检测单元具有传感器外壳7和磁传感器6，传感器外壳7与探头通过定位螺钉22进行浮动连接，即在磁传感器6上开有方槽，在传感器外壳7上开有螺纹孔，使得磁传感器6可以在定位螺钉22的定位作用下进行一定范围的上下浮动，磁传感器6上端部通过在四个凹槽内放置压缩弹簧23，使其能够在传感器外壳7的压力作用下紧贴缆索7表面，从而在测量过程中，磁传感器6始终与缆索7表面保持接触；

运动调节单元包括固连于磁化单元的直线导轨3，以及磁化单元与传感器检测单元之间的微动装置，微动装置采用调整螺栓10，调整螺栓10旋入并穿过固定于磁化器外壳1上的第一挡板19，其尾部与固定在传感器外壳7上的第二挡板18接触，第二挡板18通过第三螺钉25安装在传感器外壳7上，通过调节调整螺栓10可以推动传感器外壳7上的第二挡板18；传感器外壳7通过连接板5与滑块4连接，从而在第二挡板18受力情况下将带动传感器检测单元通过滑块4沿着直线导轨3移动。

尾架9部分与磁化器连接为一个整体，使得传感器单元能够沿着直线导轨3移动，考虑到本检测装置轴向长度较长，在安装和卸载过程中皆需有一定空间上的提升，因此分别在磁化器和尾架9上设计有U型手柄11和T型手柄15，以便于安装和卸载。其中T型手柄15通过螺钉与尾架9部分的外壳上端部固连。

具体的安装和检测步骤如下:

1)安装磁化单元，将磁铁13和衔铁12装入磁铁盒14，通过第一螺钉20连接磁铁盒14和衔铁12，第二螺钉21将U型手柄11、磁化器外壳1固连，并旋入衔铁12内部；同理，可安装对称的下半部分磁化单元；

2)安装传感器检测单元，将磁传感器安装到探头上，磁传感器选用巨磁阻传感器。将上端部凹槽内放有压缩弹簧23的磁传感器6安装到传感器外壳7内部，通过两侧的定位螺钉22对磁传感器6进行定位，按此方法在传感器外壳7内安装所需数目的探头，传感器下半部分可同理安装；

3)本实例中缆索17采用2米的钢绞线，优选的，磁化单元和传感器检测单元分别采用上下对称磁化方式和差分式阵列探头，将磁化器和传感器沿缆索17上下对称布置，并采用合页22与搭扣24对磁化单元和传感器检测单元进行连接。

4)安装运动调节单元，直线导轨3通过安装螺栓2分别与磁化器外壳1和尾架9固连，传感器外壳7通过连接板5与滑块4连接，传感器外壳7与连接板5以及滑块4与连接板5皆通过螺栓固连。第一挡板19和第二挡板18通过螺栓分别与磁化器外壳1和传感器外壳7固连，由于第一档板中间开有螺纹孔，调节螺钉旋入第一档板，其尾部与第二挡板18接触，为了保证调节螺钉定位的准确性，在尾架9与传感器外壳7之间设计安装了的顶紧弹簧8，以保证调节螺钉的尾部始终与第二挡板18紧密接触。

5)确定以上步骤完成无误后，采用加力机构对待检测的缆索施加索力，按照从首到尾的顺序对磁传感器进行编号，获取n个磁传感器在当前位置时的一组磁感应强度值，记为初始磁感应强度值B₀＝[b_1,0,b_2,0,b_3,0……b_j,0……b_n,0]，譬如n＝12，则j＝1,2,…,12

6)根据图1所示的缆索漏磁场分布图，取步长为1mm，其与股峰处磁感应强度值的最大偏差小于1Gs，可忽略不计，另外由于缆索股间隙μ＝35.6mm，可设置传感器检测单元的移动距离为L＝40mm，则每个磁传感器测量点的数量m＝L/p＝40，并设置计数器i＝1；

7)本步骤包括以下步骤：

7.1)拧动调整螺栓，以让调整螺栓推动传感器检测单元移动距离p，获取n个磁传感器在当前位置时的一组磁感应强度值B_i＝[b_1,i,b_2,i,b_3,i……b_j,i……b_n,i]，其中b_j,i为第j个磁传感器在当前位置测量的磁感应强度值；

7.2)判断i≥m是否成立，若是，则进入步骤8)，若否，则设置i＝i+1，并返回到步骤7.1)；

8)对每一个磁传感器所测得的一组磁感应强度值进行排序，取最大值作为该磁传感器测得的磁感应强度最优值，由此得到n个磁传感器的最优近表面磁感应强度值，从而可推算出缆索17表面的磁感应强度值，进而可以根据专利201410384380.3的方法获得缆索17的索力值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种在役缆索索力检测装置，其特征在于，包括磁化单元、运动调节单元和传感器检测单元，其中，

所述磁化单元包括磁化器壳体和设置在所述磁化器壳体内的磁化器，以用于将缆索磁化；

所述运动调节单元包括直线导轨、滑块和微动调节装置，所述直线导轨固定安装在所述磁化器壳体的外侧，所述滑块滑动安装在所述直线导轨上，所述微动调节装置包括螺纹连接在所述磁化器壳体上的、用于推动所述传感器外壳沿所述直线导轨移动的调整螺栓；

所述传感器检测单元包括传感器外壳及多个磁传感器，所述传感器外壳固定安装在所述滑块上，每个所述磁传感器分别伸入所述传感器外壳内，以用于与缆索接触并获得缆索上的磁感应强度。

2.根据权利要求1所述的一种在役缆索索力检测装置，其特征在于，相邻两磁传感器的距离为缆索股间隙的整数倍。

3.根据权利要求1所述的一种在役缆索索力检测装置，其特征在于，所述传感器壳体与每个所述磁传感器之间分别设置有压缩弹簧，以用于使所述磁传感器压紧在缆索上。

4.根据权利要求1所述的一种在役缆索索力检测装置，其特征在于，所述直线导轨远离所述磁化器壳体的一端固定安装有尾架，所述传感器外壳位于所述尾架和所述磁化器壳体之间，所述传感器外壳与所述尾架之间设置有顶紧弹簧，以用于在调整螺栓推动所述传感器外壳移动时顶紧传感器外壳，并使传感器外壳与调整螺栓紧密接触。

5.根据权利要求1所述的一种在役缆索索力检测装置，其特征在于，所述传感器外壳相对的两个侧壁上分别安装有限位销，所述限位销伸入所述传感器外壳内，所述传感器在对应于所述限位销的位置设置有凹槽，所述限位销伸入所述传感器的凹槽内，以用于承接磁传感器及保证所述磁传感器能上下移动调整位置，并且防止所述磁传感器从所述传感器外壳中脱落。

6.根据权利要求1所述的一种在役缆索索力检测装置，其特征在于，所述磁传感器等间距排列成一条直线。

7.根据权利要求1所述的一种在役缆索索力检测装置，其特征在于，所述磁化单元对称设置有两个，并且这两个磁化单元通过铰链和搭扣连接在一起，以用于夹紧缆索及对缆索进行磁化。

8.根据权利要求1所述的一种在役缆索索力检测装置，其特征在于，所述传感器检测单元对称设置有两个，并且这两个磁化单元通过铰链和搭扣连接在一起，以用于夹紧缆索及对缆索进行检测。