RU199215U1 - Electromagnetic sensor for measuring internal stresses in a ferromagnetic rod element of a building structure - Google Patents
Electromagnetic sensor for measuring internal stresses in a ferromagnetic rod element of a building structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU199215U1 RU199215U1 RU2020109362U RU2020109362U RU199215U1 RU 199215 U1 RU199215 U1 RU 199215U1 RU 2020109362 U RU2020109362 U RU 2020109362U RU 2020109362 U RU2020109362 U RU 2020109362U RU 199215 U1 RU199215 U1 RU 199215U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- rod element
- diameter
- internal stresses
- frame
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области измерительных приборов, а именно к приборам для непрерывного мониторинга ферромагнитных стержневых элементов строительных конструкций под воздействием сил растяжения-сжатия.Технический результат - повышение надежности конструкции датчика за счет отсутствия разъемных и подвижных элементов, а также обеспечение непрерывного процесса мониторинга при высокой достоверности за счет стационарной установки датчика на исследуемый стержневой элемент и учета температуры при каждом замере величины внутренних напряжений в стержневом элементе.Электромагнитный датчик для измерения внутренних напряжений в стержневом ферромагнитном элементе строительной конструкции включает внутренний каркас датчика для размещения стержневого элемента с вмонтированным в него температурным датчиком, две расположенные одна под другой изолированные друг от друга первичную и вторичную концентричные обмотки, закрепленные поверх каркаса, и внешнюю оболочку датчика, при этомD1 = D2 + 2 х l, D2 = D + 2xL, гдеD - диаметр стержневого элемента,D1 - диаметр первичной обмотки,D2 - диаметр вторичной обмотки,L - толщина стенок внутреннего каркаса датчика,l - толщина вторичной обмотки, 4 ил.The utility model relates to the field of measuring instruments, namely to instruments for continuous monitoring of ferromagnetic bar elements of building structures under the influence of tensile-compression forces. The technical result is an increase in the reliability of the sensor design due to the absence of detachable and movable elements, as well as ensuring a continuous monitoring process at high reliability due to the stationary installation of the sensor on the investigated rod element and taking into account the temperature at each measurement of the magnitude of internal stresses in the rod element. The electromagnetic sensor for measuring internal stresses in the ferromagnetic rod element of the building structure includes an internal sensor frame for placing the rod element with a temperature sensor built into it, two located one under the other, isolated from each other, primary and secondary concentric windings, fixed over the frame, and the outer shell of the sensor, while D1 = D2 + 2 x l, D2 = D + 2xL, where D is the diameter of the bar element, D1 is the diameter of the primary winding, D2 is the diameter of the secondary winding, L is the wall thickness of the inner frame of the sensor, l is the thickness of the secondary winding, 4 ill.
Description
Полезная модель относится к области измерительных приборов, а именно к приборам для непрерывного мониторинга ферромагнитных стержневых элементов строительных конструкций под воздействием сил растяжения-сжатия.The utility model relates to the field of measuring instruments, namely, instruments for continuous monitoring of ferromagnetic bar elements of building structures under the influence of tensile-compression forces.
Известны электромагнитные датчики, предназначенные для определения механических напряжений с использованием магнитопровода для намагничивания изделия (RU 2195636, опубл. 27.12.2002, RU 2189020, опубл. 10.09.2002, RU 2441227, опубл. 27.01.2012, RU 2527310, опубл. 27.08.2014, RU 2527666, опубл. 10.09.2014, CN 102235924, опубл. 09.11.2011, CN 101246143, опубл. 20.08.2008).Known electromagnetic sensors designed to determine mechanical stresses using a magnetic circuit for magnetizing a product (RU 2195636, publ. 27.12.2002, RU 2189020, publ. 09.10.2002, RU 2441227, publ. 27.01.2012, RU 2527310, publ. 27.08. 2014, RU 2527666, publ. 10.09.2014, CN 102235924, publ. 09.11.2011, CN 101246143, publ. 20.08.2008).
Работа известных датчиков основана на взаимосвязи механических напряжений в ферромагнитном материале с магнитными свойствами, которая проявляется в виде эффекта Виллари (Физическая энциклопедия). Они используются в случаях периодических проверок на наличие дефектов, что не позволяет с высокой точностью осуществлять непрерывный мониторинг напряженно-деформированного состояния строительных конструкций таких как вантовые и висячие системы, напрягаемая и обычная арматура железобетонных конструкций, несущие тросы разводных мостов и подъемных механизмов.The work of known sensors is based on the relationship of mechanical stresses in a ferromagnetic material with magnetic properties, which manifests itself in the form of the Villari effect (Physical encyclopedia). They are used in cases of periodic checks for defects, which does not allow high-precision continuous monitoring of the stress-strain state of building structures such as cable-stayed and hanging systems, stress and conventional reinforcement of reinforced concrete structures, load-bearing cables for drawbridges and lifting mechanisms.
Известен также магнитный датчик для измерения внутренних напряжений ферромагнитных материалов, который встроен в портативные измерительные приборы для измерения напряжений компонентов нагруженных изделий (CN 102539027, опубл. 04.07.2012).There is also known a magnetic sensor for measuring internal stresses of ferromagnetic materials, which is built into portable measuring instruments for measuring the stresses of components of loaded products (CN 102539027, publ. 04.07.2012).
Датчик выполнен с двумя свободно открывающимися и закрывающимися катушками, изолированными друг от друга. Жгуты металлических проводов расположены параллельно и изолированы друг от друга. Один конец каждого жгута провода соединен с заглушкой, а другой конец - с соответствующим контактом гнезда. Датчик монтируют на исследуемое изделие, производят замеры, а затем демонтируют.The sensor is made with two freely opening and closing coils, isolated from each other. Metal wire harnesses are parallel and insulated from each other. One end of each wire harness is connected to a plug and the other end to a corresponding terminal on the socket. The sensor is mounted on the investigated product, measurements are taken, and then dismantled.
Недостаток известного датчика заключается в том, что с его помощью невозможно осуществлять непрерывный мониторинг стержневых ферромагнитных элементов под действием сил растяжения-сжатия, применяемых в таких конструкциях как вантовые и висячие системы, напрягаемая и обычная арматура железобетонных конструкций, несущие тросы разводных мостов и подъемных механизмов, т.к. датчик выполнен съемным и его подвижные/разъемные части подвержены повышенному износу. Кроме того, поскольку такой датчик должен демонтироваться, то использовать его для закладки в железобетонные конструкции при бетонировании невозможно.The disadvantage of the known sensor is that it cannot be used to continuously monitor ferromagnetic rod elements under the action of tensile-compressive forces used in structures such as cable-stayed and hanging systems, tensioned and conventional reinforcement of reinforced concrete structures, supporting cables for drawbridges and lifting mechanisms, since the sensor is removable and its movable / detachable parts are subject to increased wear. In addition, since such a sensor must be dismantled, it is impossible to use it for laying in reinforced concrete structures during concreting.
Близких аналогов обнаружено не было.No close analogs were found.
Технический результат - повышение надежности конструкции датчика за счет отсутствия разъемных и подвижных элементов, а также обеспечение непрерывного процесса мониторинга при высокой достоверности за счет стационарной установки датчика на исследуемый стержневой элемент. The technical result is to increase the reliability of the sensor design due to the absence of detachable and movable elements, as well as to ensure a continuous monitoring process with high reliability due to the stationary installation of the sensor on the investigated rod element.
Технический результат достигается тем, что электромагнитный датчик для измерения внутренних напряжений в стержневом ферромагнитном элементе строительной конструкции включает внутренний каркас датчика для размещения стержневого элемента, две расположенные одна под другой изолированные друг от друга первичную и вторичную концентричные обмотки, закрепленные поверх каркаса, и внешнюю оболочку датчика, при этомThe technical result is achieved by the fact that an electromagnetic sensor for measuring internal stresses in a rod ferromagnetic element of a building structure includes an inner frame of the sensor for placing a rod element, two located one under the other, isolated from each other, primary and secondary concentric windings fixed over the frame, and the outer sheath of the sensor, while
D1 = D2 + 2 х l, D2 = D + 2xL, гдеD1 = D2 + 2 x l, D2 = D + 2xL, where
D - диаметр стержневого элемента,D - diameter of the bar element,
D1 - диаметр первичной обмотки,D1 - diameter of the primary winding,
D2 - диаметр вторичной обмотки,D2 - diameter of the secondary winding,
L - толщина стенок внутреннего каркаса датчика,L is the wall thickness of the inner frame of the sensor,
l - толщина вторичной обмотки.l is the thickness of the secondary winding.
Заявленные соотношения D, d, l и L обеспечивают неразъемность и неподвижность элементов конструкции в процессе замеров. Расположение одна под другой двух изолированных друг от друга первичную и вторичную концентричных обмоток, закрепленных поверх каркаса, обеспечивает лучшую связь между обмотками за счет уменьшения электромагнитных потерь.The stated ratios D, d, l and L ensure the continuity and immobility of structural elements during measurements. The arrangement one under the other of two isolated from each other primary and secondary concentric windings, fixed on top of the frame, provides a better connection between the windings by reducing electromagnetic losses.
Датчик заявленной конструкции обеспечивает надежность его закрепления в процессе замеров величин внутренних напряжений в стержневых элементах, а также непрерывность процесса мониторинга таких конструкций как вантовые и висячие системы, напрягаемая и обычная арматура железобетонных конструкций, несущие тросы разводных мостов и подъемных механизмов.The sensor of the declared design ensures the reliability of its fastening during the measurement of the values of internal stresses in the rod elements, as well as the continuity of the monitoring process of such structures as cable-stayed and hanging systems, prestressed and ordinary reinforcement of reinforced concrete structures, load-bearing cables for drawbridges and lifting mechanisms.
Кроме того, высокая достоверность дополнительно обеспечивается учетом температуры каркаса самого датчика и температуры стержневого элемента при каждом замере величины внутренних напряжений в стержневом элементе. In addition, high reliability is additionally ensured by taking into account the temperature of the frame of the sensor itself and the temperature of the rod element at each measurement of the magnitude of internal stresses in the rod element.
Полезная модель проиллюстрирована следующими фигурами.The utility model is illustrated by the following figures.
На фиг. 1 показан общий вид электромагнитного датчика с размещенным внутри его каркаса стержневым ферромагнитным элементом, на фиг. 2 - продольный разрез А-А электромагнитного датчика заявленной конструкции.FIG. 1 shows a general view of an electromagnetic sensor with a rod ferromagnetic element placed inside its frame; FIG. 2 - longitudinal section AA of the electromagnetic sensor of the claimed design.
На фиг. 3 показан поперечный разрез Б-Б электромагнитного датчика заявленной конструкции.FIG. 3 shows a cross-section BB of an electromagnetic sensor of the claimed design.
На фиг. 4 представлена блок-схема системы мониторинга силового воздействия на ферромагнитный стержневой элемент с использованием электромагнитного датчика заявленной конструкции, где:FIG. 4 shows a block diagram of a system for monitoring the force impact on a ferromagnetic rod element using an electromagnetic sensor of the claimed design, where:
1 -ферромагнитный стержневой элемент (ФСЭ) с диаметром D;1 - ferromagnetic rod element (FSE) with a diameter D;
2 - оболочка троса ФСЭ 1;2 -
3 - внутренний каркас электромагнитного датчика с наружным диаметром D2;3 - inner frame of an electromagnetic sensor with an outer diameter D2;
4 - вторичная обмотка;4 - secondary winding;
5 - слой изоляционного материала;5 - a layer of insulating material;
6 - первичная обмотка;6 - primary winding;
7 - датчик температуры внутреннего каркаса;7 - temperature sensor of the inner frame;
8 - внешняя оболочка электромагнитного датчика;8 - outer shell of the electromagnetic sensor;
9 - электромагнитный датчик;9 - electromagnetic sensor;
10 - микроконтроллер;10 - microcontroller;
11 - датчик температуры ФСЭ 1;11 - temperature sensor FSE 1;
12 - измерительный блок;12 - measuring unit;
13 - силовой блок;13 - power unit;
14 - источник питания силового блока;14 - power supply unit of the power unit;
15 - пульт оператора;15 - operator panel;
16 - блок питания системы мониторинга;16 - power supply unit of the monitoring system;
17 - температурный датчик устройства для мониторинга (внутри корпуса), при этом17 - temperature sensor of the monitoring device (inside the case), while
D1 - диаметр первичной обмотки,D1 - diameter of the primary winding,
D2 - диаметр вторичной обмотки,D2 - diameter of the secondary winding,
L - толщина стенок внутреннего каркаса датчика,L is the wall thickness of the inner frame of the sensor,
l - толщина вторичной обмотки.l is the thickness of the secondary winding.
Процесс измерения внутренних напряжений в ФСЭ 1 с использованием электромагнитного датчика 9 заявленной конструкции осуществляется следующим образом.The process of measuring internal stresses in the
Предварительно внутрь каркаса 3 электромагнитного датчика 9 помещают ФСЭ 1, образуя электромагнитную пару. Датчики 7 и 11 измеряют температуру каркаса 3 электромагнитного датчика 9 и температуру ФСЭ 1, соответственно. Перед установкой на конструкцию систему мониторинга калибруют. Систему размещают в специальном корпусе (не показан), в котором устанавливают температурный датчик 17.Previously, the
При подаче питания от стабилизированного источника питания 14, в котором стабилизируется напряжение источника питания, силовой блок 13 генерирует импульсы тока с частотой и амплитудой, задаваемой микроконтроллером 10, и передает на электромагнитный датчик 9, в котором размещен ФСЭ 1.When power is supplied from a stabilized
При этом импульсы поступают на первичную обмотку 6 датчика 9 и генерируют импульсы во вторичной обмотке 4, за счет индуктивной связи.In this case, the pulses are fed to the
Согласно эффекту Виллари при изменении длины (размера) ФСЭ 1 изменяются его магнитные свойства (магнитная проницаемость). Импульсы тока, протекающие через первичную обмотку 6 датчика 9, порождают переменное магнитное поле в области ФСЭ 1. Изменение магнитных свойств при деформации ФСЭ 1 удается детектировать путем измерения среднего значения напряжения на вторичной обмотке 4 датчика 9.According to the Villari effect, changing the length (size) of the
Силовой блок 13 подает усиленные импульсы переменного тока на датчик 9. Импульсы, попадающие на первичную обмотку 6 датчика 9, создают импульсы во вторичной обмотке 4 за счет индуктивной связи. Которые в свою очередь меняют форму и значения в зависимости от величины силового воздействия σ, возникающего на ФСЭ 1. Далее сигнал попадает в измерительный блок 12, который замеряет величину интегрального напряжения Uavg со вторичной обмотки 4 датчика 9 и далее передает его на МК 10.The
МК 10 осуществляет вычисление величины нагрузки силового воздействия а на ФСЭ 1 с учетом показаний температур Т1, Т2 и Т3 с датчиков 7, 11 и 17, а также с учетом величин, определенных при калибровке, по заданной математической зависимости.MK 10 calculates the magnitude of the load of the force action a on the
Для дальнейшей обработки и интерпретации оцифрованных данных информация с МК 10 поступает на пульт оператора 15, например, на ПК по интерфейсу USB.For further processing and interpretation of the digitized data, information from
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020109362U RU199215U1 (en) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | Electromagnetic sensor for measuring internal stresses in a ferromagnetic rod element of a building structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020109362U RU199215U1 (en) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | Electromagnetic sensor for measuring internal stresses in a ferromagnetic rod element of a building structure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU199215U1 true RU199215U1 (en) | 2020-08-21 |
Family
ID=72238105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020109362U RU199215U1 (en) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | Electromagnetic sensor for measuring internal stresses in a ferromagnetic rod element of a building structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU199215U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2189020C1 (en) * | 2001-01-09 | 2002-09-10 | ООО Институт "ДИМЕНСтест" | Method of determination of mechanical stresses and device for realization of this method |
RU2195636C2 (en) * | 2001-03-05 | 2002-12-27 | ООО Институт "ДИМЕНСтест" | Method of determination of mechanical stresses and device for realization of this method |
RU2441227C1 (en) * | 2010-05-26 | 2012-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ИрГУПС (ИрИИТ) | Method for magnetic flaw detection of articles in state of tension |
CN102539027A (en) * | 2010-12-09 | 2012-07-04 | 杭州自动化技术研究院有限公司 | Magnetic measurement stress sensor with freely opened coils |
-
2020
- 2020-03-02 RU RU2020109362U patent/RU199215U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2189020C1 (en) * | 2001-01-09 | 2002-09-10 | ООО Институт "ДИМЕНСтест" | Method of determination of mechanical stresses and device for realization of this method |
RU2195636C2 (en) * | 2001-03-05 | 2002-12-27 | ООО Институт "ДИМЕНСтест" | Method of determination of mechanical stresses and device for realization of this method |
RU2441227C1 (en) * | 2010-05-26 | 2012-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ИрГУПС (ИрИИТ) | Method for magnetic flaw detection of articles in state of tension |
CN102539027A (en) * | 2010-12-09 | 2012-07-04 | 杭州自动化技术研究院有限公司 | Magnetic measurement stress sensor with freely opened coils |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ITMI20121595A1 (en) | MANUFACTURED OF CONSTRUCTION MATERIAL | |
CN102680156B (en) | Coupled external mounted steel stay rope force detection device and method | |
CN107290091A (en) | A kind of tensioning force measuring system and its measuring method for prestress wire | |
CN106768503A (en) | A kind of magnetic-elastic stress sensor and cable cable force measurement system | |
CN104122324A (en) | Online monitoring sensor for steel wire rope stress | |
CN108489641A (en) | A kind of prestress wire stress measurement device and method | |
RU199215U1 (en) | Electromagnetic sensor for measuring internal stresses in a ferromagnetic rod element of a building structure | |
CN103048066A (en) | Monitoring method for prestress state of side slope anchor cable | |
CN108427062B (en) | Frequency conversion resonance voltage-withstanding partial discharge test method adopting intermittent excitation | |
KR101552793B1 (en) | PSC Anchorage For Monitoring A Status Change of PS Steel Member and PSC Girder Using the Same | |
RU198377U1 (en) | An electromagnetic sensor for measuring internal stresses in a rod ferromagnetic element of a building structure | |
CN111272862B (en) | Broken wire detection equipment and method | |
CN102539027A (en) | Magnetic measurement stress sensor with freely opened coils | |
CN103149440B (en) | Contactless concrete resistivity analyzer | |
US20190219542A1 (en) | Handheld pipeline inspection tool with planar excitation coil | |
CN207351600U (en) | A kind of tensioning force measuring system for prestress wire | |
CN202403765U (en) | Water level measurement device for foundation pit dewatering well | |
RU2724993C1 (en) | Method of monitoring force action on ferromagnetic rod element | |
Wichmann et al. | Magnetoelastic stress measurement and material defect detection in prestressed tendons using coil sensors | |
CN210775664U (en) | Metering device for line loss | |
CN213481599U (en) | Device for detecting residual stress of aluminum alloy through pulse eddy current | |
JP3056136B2 (en) | Apparatus and method for measuring corrosion of linear body | |
CN206496859U (en) | A kind of in-service cable force detection means | |
CN211318573U (en) | Open type current sensor | |
Krešák et al. | Testing methods of steel wire ropes at the anchor |