[實用新型]一種基于電磁感應的非接觸型拉索索力測量裝置

有效

• 申請號: 201220157081.2
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN202614447U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 程建旗;雷波;張仁根
• 申請（專利權）人: 浙江省交通規劃設計研究院
• 主分類號: G01L5/04
• 分類號: G01L5/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本實用新型屬于橋梁工程測量技術領域，具體涉及一種基于電磁感應的非接觸型拉索索力測量裝置。

背景技術

拉索是梁-索組合橋梁結構重要的傳力及受力構件，如斜拉橋中的斜拉索，梁拱組合橋梁中的吊桿及懸索橋的懸吊桿等。拉索索力的精確測量不僅是該類橋梁施工監控的重要環節，而且對后期橋梁養護管理與健康監測也起著非常重要的作用。

目前國內外工程應用中，拉索索力常用的測量方法有油壓表測定法、壓力傳感器標定法及頻率法。油壓表測定法適用于施工階段進拉索張拉索力標定，此時通過油壓表控制油壓千斤頂是比較方便的，但該方法只適用于施工階段索力測定。傳感器標定法是在錨具下預埋應力傳感器，通過傳感器應變讀數計算索力，但該類傳感器成本較高，而且在溫度和濕度影響下長期穩定性也是不容忽視的問題。成橋后的拉索索力測量一般采用頻率法，頻率法測量索力精度高、適合長期觀測。

目前振動頻率法測索力一般采用加速度傳感器。此方法將加速度傳感器固定于拉索表面拾取拉索的振動信號，再對信號頻譜分析獲取拉索固有頻率，然后通過拉索頻率與索力力學方程計算出拉索的索力。但是使用加速度傳感器測拉索頻率有以下幾方面的缺點：(1)傳感器成本高，數據采集設備復雜；(2)對于套有PE保護管的拉索，PE管與拉索之間存在間隙，由于無法將加速度傳感器直接固定在拉索表面而應用受到限制；(3)大跨橋梁主梁剛度相對小，橋面橫向、豎向振動明顯，因此加速度拾取的信號是拉索振動與橋面振動耦合效應，測試精度受到影響。

光纖光柵是近幾十年發展最為迅速的一種新型全光纖無源器件，以光纖光柵為傳感元件研制的應變傳感器，具有靈敏度高、體積小、耐腐蝕、抗電磁輻射干擾等優點；克服了傳統電類傳感器長期穩定性差以及信號傳輸距離短的缺點，能夠實現張力結構纜索狀態的實時監測。并且多個光纖光柵還可以組成準分布式傳感系統，采用一根光纜就可以實現準分布式測量。

公開號為CN101526409的中國專利公開了一種基于光纖應變傳感的測力技術，其將光纖應變傳感元件預埋入鋼纜索的錨固區內，通過測量光纖應變傳感元件的應變量實現對鋼纜索索力的測量；但光纖應變傳感器測量精度受環境溫度，濕度影響大，需要安裝溫度補償傳感器進行溫度修正，對數據采集和傳輸設備要求高，整個測量系統成本高。

發明內容

針對現有技術所存在的上述技術缺陷，本實用新型提供了一種基于電磁感應的非接觸型拉索索力測量裝置，不受環境因素所影響，測量精度高，成本低。

一種基于電磁感應的非接觸型拉索索力測量裝置，包括：

電磁傳感單元；

與電磁傳感單元相連的信號采集單元；

與信號采集單元相連的信號處理單元。

所述的電磁傳感單元用于感應拉索在環境激勵下的橫向振動，并產生感應電動勢；

所述的信號采集單元用于采集所述的感應電動勢；

所述的信號處理單元接收信號采集單元采集到的感應電動勢，并拾取感應電動勢的頻率，進而根據所述的頻率計算出拉索索力。

所述的電磁傳感單元由一個或兩個電磁傳感器構成；所述的電磁傳感器包括一永磁體，所述的永磁體上繞制有感應線圈，所述的感應線圈與信號采集單元相連。

優選的技術方案中，若所述的電磁傳感單元由一個電磁傳感器構成，則該電磁傳感器通過固定支架固定于拉索一側；若所述的電磁傳感單元由兩個電磁傳感器構成，則兩個電磁傳感器通過固定支架分別固定于拉索兩側，且兩個電磁傳感器與拉索的間距相等；能夠使得兩個電磁傳感器磁阻相等，進而提高電磁傳感器的靈敏度，可有效消除零點殘余電壓。

優選的技術方案中，所述的電磁傳感單元由兩個電磁傳感器構成；其中，第一電磁傳感器的感應線圈的一端與第二電磁傳感器的感應線圈的一端相連，第一電磁傳感器的感應線圈的另一端和第二電磁傳感器的感應線圈的另一端均與信號采集單元相連。采用由兩個電磁傳感器構成的差動式電磁傳感單元相對于采用單個電磁傳感器的，靈敏度和線性度都有明顯改善，可部分消除拉索垂直傳感器方向振動的影響。

優選的技術方案中，所述的永磁體為U型永磁體，所述的U型永磁體兩端設有感應探頭；感應探頭可減少端部漏磁，提高感應線圈的電感值。

優選的技術方案中，所述的固定支架上設有調距部件；能夠通過調整電磁傳感器與拉索的間距，保證電磁傳感器的靈敏度。

優選的技術方案中，所述的感應線圈通過繞線管繞制于永磁體上；可有效保護感應線圈免受損壞。