CN217845468U - 一种缆索测力装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及工程检测与监测领域，具体涉及一种缆索测力装置，包括一体化测量组件和缆索测力标定组件，一体化测量组件包括能够与缆索固定连接的保温箱以及位于保温箱内的振动传感器和磁通量传感器，振动传感器和磁通量传感器分别安装于保温箱的两端。缆索测力标定组件能够连接在缆索上并对测量的缆索张力进行标定。通过采用测频法和磁通量测量法两种测量缆索张力的方法，可以较快发现测量值出现误差时的情况，然后用缆索测力标定组件对所测量的数据进行标定，从而提高张力测量值的准确度。

Description

一种缆索测力装置

技术领域

本申请涉及结构监测领域，具体涉及一种缆索测力装置。

背景技术

缆索是海洋工程、土木工程、交通运输工程等领域中一种常用的工具，被广泛地运用于固定、运输、承载等方面。由于缆索变形量较大，往往需要对缆索的张力变化进行检测与监测，以防止缆绳突然断裂。

目前缆索张力的测量方法有压力传感器法、液压千斤法、测频法和磁通量测量法，测频法是通过谐振频率和拉力的对应关系来测量索力的变化值。缆索在受到不同的张力时，其固有的谐振频率将会发生改变。固有频率平方的改变值和拉力成正关系，通过测量其谐振频率的变化便可以测量其张力的变化；磁通量测量法是测量缆索过程中的导磁率(磁通量)的变化,来测定缆索索力的大小，当铁磁铁材料受机械应力时，其磁滞回曲线将会发生改变，也就其磁导率在机械应力的作用之下将会发生对应的改变，缆索的拉力的变化将对应磁通量的变化，通过测量磁通量变化产生的电压大小，便可以计算出钢索的实时拉力大小。两种测量方法操作简便、且可以实现无损安装的目的，被广泛用于缆索拉力测量中。

但在实际测量时，单一的索力测量方式均存在测量准确度较低的现象，以测频法为例，在测量过程中由于受桥面的坡度与一些外界条件的制约例如阻尼垫、温度、环境振动、拾振器安装位置的影响，使得测量容易出现误差，而这种误差在仅有一种测量仪器的情况下难以发现，由此会降低缆索张力测量值的准确性。

实用新型内容

为了改善现有技术中存在的缺陷，本申请提供一种缆索测力装置。

本申请提供的缆索测力装置采用如下的技术方案：

一种缆索测力装置，包括一体化测量组件和缆索测力标定组件，所述一体化测量组件包括能够与缆索固定连接的振动传感器和磁通量传感器，所述振动传感器包括激振器和拾振器，所述缆索测力标定组件能够连接在缆索上并对测量的缆索张力进行标定。

通过采用上述技术方案，激振器能产生激励力，使被激励的物体获得一定振动量，拾振器拾取拉索在振动激励下的振动信号，经过频谱分析计算出拉索的谐振频率，然后通过谐振频率和拉力的对应关系来测量索力的变化值；磁通量传感器通过导磁体(硅钢导磁体)将线圈产生的交变磁场施加于缆索上，并且通过另外对应的线圈测量其感应的磁场。缆索的拉力的变化将对应产生磁通量的变化，通过测量磁通量变化产生的电压大小，便可以计算出钢索的实时拉力大小。通过两种测量方式缆索测力标定组件可对所测量的数据进行标定，提高拉力测量值的准确度。

可选的，所述一体化测量组件还包括保温箱，所述振动传感器和磁通量传感器均位于所述保温箱内且分别安装于所述保温箱的两端。

通过采用上述技术方案，由于磁性材料的磁导率会随着温度的变化而变化，且振动频率也受到温度的影响，因此当环境温度变化剧烈时，会对磁通量传感器及振动传感器所测量的拉力值的准确性造成影响。保温箱能够使温度保持在一个较为恒定的值，减少环境温度对振动传感器及磁通量传感器的测量值造成的影响。

可选的，所述保温箱的一侧的两端分别延伸有第一凸台和第二凸台，所述第一凸台的外侧面上开设有第一凹槽，所述第二凸台的外侧面上开设有第二凹槽，所述第一凸台的外侧面上可拆卸连接有第一卡扣，所述第二凸台的外侧面上可拆卸连接有第二卡扣，所述第一卡扣与所述第一凸台之间、所述第二卡扣与所述第二凸台之间均形成能供缆索穿过的孔道。

通过采用上述技术方案，保温箱与缆索可拆卸连接，安装过程较为方便，且实现了无损安装，减少了对缆索的损害程度。

可选的，所述磁通量传感器位于所述第一凸台内，所述第一卡扣采用导磁材料制成。

通过采用上述技术方案，第一卡扣作为导磁体，具有较小的磁阻，有利于磁通量通过，不仅如此，导磁体还能够控制磁通量的密度和方向，屏蔽干扰信号。

可选的，所述第一凸台内围绕所述孔道设置有两个半圆形磁环，所述磁环与所述第一卡扣可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，磁环是一种抗干扰元件，能使正常有用的信号很好的通过，又能抑制高频干扰信号的通过。

可选的，所述缆索测力标定组件包括安装板和安装于所述安装板上的测力支架，所述测力支架包括横杆和连接在横杆中部一侧的连接杆，所述横杆与所述连接杆一体成型，所述横杆的中部向远离连接杆的一侧方向弯折；所述测力支架两端各嵌设有一个支撑滑轮，所述连接杆上设置有能够朝向所述横杆的中部方向移动的压点滑轮，所述连接杆上插设有用于测定所述压点滑轮所受外力大小的力敏传感器以及与力敏传感器电性连接的显示器，两个所述支撑滑轮与所述压点滑轮之间形成能使缆索穿过的通道。

通过采用上述技术方案，对力敏传感器施加向下的力T，可以从显示器得到该力的大小，横杆与连接杆之间角度固定，因此力T在此固定角度下分解成两个延缆索方向的张力F，将F值与传感器的测量值相关联并对测量值进行标定，由此提高了缆索拉力测量的准确性。

可选的，所述安装板和所述测力支架通过连接组件可拆卸连接

通过采用上述技术方案，安装板和测力支架可以随时拆卸，这样在标定完后，可以较为方便的取下，进而去标定另一测量点。

可选的，所述支撑滑轮与所述测力支架通过连接组件可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，在支撑滑轮受到磨损时，可以即时对其进行更换，减少对测量值造成的影响。

可选的，所述力敏传感器与所述压点滑轮之间设置有缓冲垫。

通过采用上述技术方案，缓冲垫对力起到传导作用，提供了一个较为平整的传力面，可以提高力敏传感器测力的准确性。

可选的，所述缆索测力装置还包括数据显示终端，所述保温箱上还设有控制器和无线发射模块，所述振动传感器、所述磁通量传感器和所述无线发射模块均与所述控制器电连接，所述数据显示终端包括处理器、与所述无线发射模块相匹配的无线接收模块以及用于显示测量数据的显示屏。

通过采用上述技术方案，磁通量传感器和振动传感器感应收集的数据可通过无线发射模块发送至数据显示终端，数据显示终端上设定报警和预警值后,便可以实现数据的远程预警和报警等功能。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过两种测量方式，可以较快发现测量值出现误差时的情况，然后用缆索测力标定组件对所测量的数据进行标定，从而提高拉力测力值的准确度。

2.保温箱能够使温度保持在一个较为恒定的值，减少环境温度对振动传感器及磁通量传感器的测量值造成的影响，安装过程较为方便，且实现了无损安装，减少了对缆索的损害程度。

3.磁环与第一卡扣能使正常有用的信号很好的通过，又能抑制高频干扰信号的通过。

4.缆索测力标定组件可以随时拆卸，在标定完后，可以较为方便的取下，进而去标定另一测量点，同时支撑滑轮及压点滑轮受到磨损后，可以即时对其进行更换，减少对测量值造成的影响。

5. 传感器感应并转化的数据可通过无线发射模块发送至数据显示终端，数据显示终端上设定报警和预警值后,便可以实现数据的远程预警和报警等功能。

附图说明

图1是本申请实施例中缆索测力装置的整体结构示意图。

图2是本申请实施例中一体化测量组件的整体结构示意图。

图3是本申请实施例中缆索测力标定组件的局部示意图。

图4是沿图3中A-A线的剖视图。

图5是本申请实施例中数据传输示意图。

图6是本申请实施例中控制器与数据显示终端的工作原理图。

附图标记说明：1、一体化测量组件；11、振动传感器；111、激振器；112、拾振器；12、磁通量传感器；13、保温箱；131、第一凸台；1311、第一凹槽；132、第二凸台；1321、第二凹槽；133、控制器；134、无线发射模块； 2、缆索测力标定组件；21、安装板；22、测力支架；221、横杆；222、连接杆；23、支撑滑轮；24、压点滑轮；25、力敏传感器；26、显示器；3、第一卡扣；4、第二卡扣；5、孔道；6、磁环；7、连接组件；8、缓冲垫；9、数据显示终端；91、处理器；92、无线接收模块；93、显示屏；10、缆索。

具体实施方式

以下结合附图1-附图6，对本申请作进一步详细说明。

参考图1，一种缆索测力装置，包括一体化测量组件1和缆索测力标定组件 2，一体化测量组件1包括能够与缆索10固定连接的振动传感器11和磁通量传感器12，振动传感器11包括激振器111和拾振器112，缆索测力标定组件 2能够连接在缆索10上并对所测量的缆索张力进行标定。利用测频法和磁通量测量法两种方法对缆索张力进行测量，使得缆索张力测量值出现偏差时能迅速被发现，进而利用缆索测力标定组件 2对一体化测量组件1所测量的数值进行标定。

参考图2，一体化测量组件1还包括保温箱13，用于减少环境温度变化对磁导率以及振动频率的影响；振动传感器11和磁通量传感器12均位于保温箱13内且分别安装于保温箱13的两端，保温箱13呈侧向放置的凹字形结构，保温箱13的一侧两端延伸有第一凸台131和第二凸台132，第一凸台131开设有第一凹槽1311，第二凸台132开设有第二凹槽1321，第一凸台131通过螺钉可拆卸连接有第一卡扣3，第二凸台132通过螺钉可拆卸连接有第二卡扣4，第一凹槽1311和第二凹槽1321的形状大小相同，第一卡扣3和第二卡扣4均呈板状，第一卡扣3和第二卡扣4的中部均弯折形成半圆弧形槽，第一凸台131上的第一凹槽1311与第一卡扣3上对应的半圆弧形槽合围形成孔道5，第二凸台132上的第二凹槽1321与第二卡扣4上对应的半圆弧形槽合围也形成孔道5，磁通量传感器12位于第一凸台131内，激振器111和拾振器112位于第二凸台132内。

参考图2，第一卡扣3采用导磁材料制成，具体为一种铁氧体磁芯；磁通量传感器12上端设置有半圈环形磁环6，环形磁环6围绕缆索10设置且与第一卡扣3通过螺钉可拆卸连接，这样有利于抑制高频干扰信号的通过，从而使正常有用的信号通过。

参考图3及图4，缆索测力标定组件 2包括安装板21和安装于安装板21上的测力支架22，测力支架22包括横杆221和连接在横杆221中部一侧的连接杆222，横杆221的中部向远离连接杆222的一侧方向弯折，这样在对压点滑轮24施力时，测力支架22可以对压点滑轮24进行限位且横杆221与连接杆222之间能形成恒定的角度。横杆221和连接杆222一体成型，横杆221的两端各嵌设有一个支撑滑轮23，连接杆222上设置有能够朝向所述横杆221的中部方向移动的压点滑轮24，两个支撑滑轮23与压点滑轮24之间形成能使缆索10穿过的通道。连接杆222上还设置有用于测定压点滑轮24所受外力大小的力敏传感器25以及与力敏传感器25电性连接的显示器26。对力敏传感器25施加垂直向下的力T，显示器26可以实时显示该力的大小，进而根据测力支架22底部夹角分解，从而得到缆索张力的真实值F。测力支架22、支撑滑轮23与安装板21通过连接组件7可拆卸连接，本实施例中的连接组件7为螺母与螺栓。这样，缆索测力标定组件2在标定完一处后可以将其拆卸并继续标定下一处，同时也方便对磨损的支撑滑轮23和压点滑轮24进行更换。力敏传感器25与压点滑轮24之间还设有缓冲垫8，缓冲垫8提供了一个较为平整的传力面，可以提高力敏传感器25测力的准确性。

参照图5及图6，缆索测力装置还包括数据显示终端9，保温箱13上还设有控制器133和无线发射模块134，振动传感器11、磁通量传感器12和无线发射模块134均与控制器133电连接，数据显示终端9包括处理器91、与无线发射模块134相匹配的无线接收模块92以及用于显示测量数据的显示屏93。这样，磁通量传感器12及振动传感器11感应并收集的数据可通过无线发射模块134发送至数据显示终端9，数据显示终端9上设定报警和预警值后,便可以实现数据的远程预警和报警等功能。

本实施例的具体实施原理为：利用磁通量传感器12以及振动传感器11分别对缆索张力进行测量，当测量出现误差时，利用缆索测力标定组件2对测量值进行标定，具体标定方式为：对缆索测力标定组件2中的力敏传感器25施加垂直向下的力T，缆索10被压至测力支架22底部时，T按照公式T=2Fcos2a分解，F为索拉力的真实值，a为测力支架22底部夹角，将F与一体化测量组件1测得的值相关联并标定测量值，标定完一处测量点后可将测力支架22上的螺母及螺栓取出，从而将测力支架22和安装板21分开，实现缆索测力标定组件2的拆卸，进而继续标定下一处测量点。磁通量传感器12及振动传感器11经过标定后可直接测量缆索10的拉力及其变化并通过无线发射模块134发送数据至数据显示终端9，可以实时显示缆索10的拉力变化，数据显示终端9上设定报警和预警值后,便可以实现数据的远程预警和报警等功能。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种缆索测力装置，其特征在于，包括一体化测量组件(1)和缆索测力标定组件(2)，所述一体化测量组件(1)包括能够与缆索（10）固定连接的振动传感器(11)和磁通量传感器(12)，所述缆索测力标定组件（2）能够连接在缆索（10）上并对测量的缆索张力进行标定。

2.根据权利要求1所述的缆索测力装置，其特征在于，所述一体化测量组件(1)还包括保温箱(13)，所述振动传感器(11)和磁通量传感器(12)均位于所述保温箱(13)内且分别安装于所述保温箱(13)的两端。

3.根据权利要求2所述的缆索测力装置，其特征在于，所述保温箱(13)的一侧的两端分别延伸有第一凸台(131)和第二凸台(132)，所述第一凸台(131)的外侧面上开设有第一凹槽(1311)，所述第二凸台(132)的外侧面上开设有第二凹槽(1321)，所述第一凸台(131)的外侧面上可拆卸连接有第一卡扣(3)，所述第二凸台(132)的外侧面上可拆卸连接有第二卡扣(4)，所述第一卡扣(3)与所述第一凸台(131)之间、所述第二卡扣(4)与所述第二凸台(132)之间均形成能供缆索（10）穿过的孔道(5)。

4.根据权利要求3所述的缆索测力装置，其特征在于，所述磁通量传感器(12)位于所述第一凸台(131)内，所述第一卡扣(3)采用导磁材料制成。

5.根据权利要求3所述的缆索测力装置，其特征在于，所述第一凸台(131)内围绕所述孔道(5)设置有两个半圆形磁环(6)，所述磁环(6)与所述第一卡扣(3)可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的缆索测力装置，其特征在于，所述缆索测力标定组件(2)包括安装板(21)和安装于所述安装板(21)上的测力支架(22)，所述测力支架(22)包括横杆(221)和连接在横杆(221)中部一侧的连接杆(222)，所述横杆(221)与所述连接杆(222)一体成型，所述横杆(221)的中部向远离连接杆(222)的一侧方向弯折；

所述测力支架(22)两端各嵌设有一个支撑滑轮(23)，所述连接杆(222)上设置有能够朝向所述横杆(221)的中部方向移动的压点滑轮(24)，所述连接杆(222)上插设有用于测定所述压点滑轮(24)所受外力大小的力敏传感器(25)以及与力敏传感器(25)电性连接的显示器(26)，两个所述支撑滑轮(23)与所述压点滑轮(24)之间形成能使缆索（10）穿过的通道。

7.根据权利要求6所述的缆索测力装置，其特征在于，所述安装板(21)和所述测力支架(22)通过连接组件(7)可拆卸连接。

8.根据权利要求6所述的缆索测力装置，其特征在于，所述支撑滑轮(23)与所述测力支架(22)通过连接组件(7)可拆卸连接。

9.根据权利要求6所述的缆索测力装置，其特征在于，所述力敏传感器(25)与所述压点滑轮（24）之间设置有缓冲垫(8)。

10.根据权利要求2所述的缆索测力装置，其特征在于，所述缆索测力装置还包括数据显示终端(9)，所述保温箱(13)上还设有控制器(133)和无线发射模块(134)，所述振动传感器(11)、所述磁通量传感器(12)和所述无线发射模块(134)均与所述控制器(133)电连接，所述数据显示终端(9)包括处理器(91)、与所述无线发射模块(134)相匹配的无线接收模块(92)以及用于显示测量数据的显示屏(93)。

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