[發(fā)明專利]斜拉索索力與損傷檢測(cè)用脈沖磁彈與漏磁一體化檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710044124.3
• 申請(qǐng)日: 2017-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN106645387B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉秀成;吳東航;何存富;肖君武;馮歡;吳斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/83
• 分類號(hào): G01N27/83;G01L1/12
• 代理公司: 11203 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種斜拉索索力與損傷檢測(cè)用脈沖磁彈與漏磁一體化檢測(cè)系統(tǒng)，記錄脈沖勵(lì)磁條件下的斜拉索結(jié)構(gòu)的磁響應(yīng)過(guò)程，采用組合式傳感器件同步測(cè)取表面漏磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度信號(hào)，分別用于損傷檢測(cè)定位和索力測(cè)量。傳感器的工作模式分為索力測(cè)量模式與損傷檢測(cè)模式兩種。索力測(cè)量模式，導(dǎo)輪鎖閉，傳感器固定在斜拉索某一特定位置，記錄脈沖勵(lì)磁條件下霍爾傳感器、感應(yīng)線圈和溫度傳感器的信號(hào)，利用磁滯回線中的特征參數(shù)變化反應(yīng)索力波動(dòng)；損傷檢測(cè)模式，傳感器由導(dǎo)輪牽引沿斜拉索掃查，記錄脈沖勵(lì)磁條件下隧道磁阻傳感器陣列環(huán)的信號(hào)，利用信號(hào)幅值、相位等參數(shù)的變化反映判定缺陷有無(wú)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明為一種斜拉索索力與損傷檢測(cè)用脈沖磁彈與漏磁一體化檢測(cè)系統(tǒng)，屬于機(jī)械性能測(cè)試領(lǐng)域，可適用于斜拉索索力與損傷定位的無(wú)損檢測(cè)。

背景技術(shù)

斜拉索在大橋承力部件中扮演著重要的角色，但是隨著斜拉索使用時(shí)間的推移，索力值和疲勞損傷缺陷是斜拉索健康狀態(tài)的兩個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。應(yīng)力是在役斜拉索最直接也是最重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，鋼索的應(yīng)力水平發(fā)生變化會(huì)出現(xiàn)突發(fā)斷裂，造成嚴(yán)重工程事故。疲勞損傷缺陷也是斜拉索健康狀態(tài)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，常見的疲勞損傷缺陷有：銹蝕、變形、斷絲及磨損等。本發(fā)明設(shè)計(jì)了斜拉索索力與損傷缺陷檢測(cè)用脈沖磁彈與漏磁一體化檢測(cè)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為提供能夠?qū)崿F(xiàn)斜拉索索力與損傷定位無(wú)損檢測(cè)的脈沖磁彈與漏磁一體化檢測(cè)系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本方發(fā)明用如下技術(shù)方案：斜拉索索力與損傷定位無(wú)損檢測(cè)的脈沖磁彈與漏磁一體化檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括勵(lì)磁源、中控箱、傳感器結(jié)構(gòu)；中控箱通過(guò)四個(gè)螺絲定位在傳感器結(jié)構(gòu)表面上，勵(lì)磁源通過(guò)電纜線與中控箱連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)的信號(hào)傳輸功能。

傳感器結(jié)構(gòu)包括勵(lì)磁線圈(4)、感應(yīng)線圈(5)、溫度傳感器(9)、霍爾傳感器(7)和隧道磁阻傳感器陣列環(huán)(8)，隧道磁阻傳感器陣列環(huán)(8)為TMR陣列環(huán)。勵(lì)磁線圈(4)和感應(yīng)線圈(5)均繞在線圈骨架上，傳感器屏蔽層(3)和線圈骨架通過(guò)傳感器結(jié)構(gòu)兩端的限位端蓋進(jìn)行固定定位。隧道磁阻傳感器陣列環(huán)屏蔽層(6)、隧道磁阻傳感器陣列環(huán)(8)、霍爾傳感器(7)、溫度傳感器(9)放置在傳感器內(nèi)表面的設(shè)置固定位置的凹槽中固定。傳感器導(dǎo)輪(2)沿著待測(cè)斜拉索(1)周向等間距布置。

勵(lì)磁源通過(guò)充放電電路與開關(guān)直流電源實(shí)現(xiàn)不同方式的勵(lì)磁模式。傳感器導(dǎo)輪(2)的移動(dòng)和緊固決定傳感器的工作模式，在隧道磁阻傳感器陣列環(huán)(8)和整個(gè)傳感器外層都設(shè)計(jì)屏蔽層，分別為隧道磁阻傳感器陣列環(huán)屏蔽層(6)和傳感器屏蔽層(3)，避免了外界干擾磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提高檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

斜拉索索力與損傷檢測(cè)用脈沖磁彈與漏磁一體化檢測(cè)系統(tǒng)，采用與電感線圈相匹配的充放電電路和開關(guān)直流電源作為勵(lì)磁源，輸出脈沖電流至傳感器的勵(lì)磁線圈對(duì)斜拉索結(jié)構(gòu)進(jìn)行飽和脈沖勵(lì)磁，利用三類磁敏元件同步記錄斜拉索結(jié)構(gòu)的磁響應(yīng)過(guò)程，包括霍爾元件測(cè)取表面勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)度、兩段串接式感應(yīng)線圈接收磁感應(yīng)信號(hào)、內(nèi)嵌于屏蔽殼的隧道磁阻傳感器陣列環(huán)采集表面漏磁場(chǎng)信號(hào)，在檢測(cè)系統(tǒng)不移動(dòng)模式下，利用表面勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)信號(hào)得到退磁曲線，提取特征參數(shù)對(duì)索力進(jìn)行檢測(cè)；在檢測(cè)系統(tǒng)沿鋼索掃查模式下，利用表面漏磁場(chǎng)信號(hào)對(duì)缺陷進(jìn)行檢測(cè)定位。

一體化傳感器沿著斜拉索的軸向方向安裝固定，在不同的檢測(cè)要求選擇傳感器對(duì)應(yīng)的工作模式，一共為兩種工作模式。

傳感器在兩種工作模式下，三類磁敏元件的工作方式完全相同，但勵(lì)磁源和霍爾元件的作用不同，具體為：檢測(cè)系統(tǒng)不移動(dòng)模式下，采用充放電電路提供持續(xù)時(shí)間0.1～1.0秒的單向脈沖輸入至勵(lì)磁線圈，霍爾元件實(shí)時(shí)測(cè)量輸出電壓信號(hào)作為控制參數(shù)，通過(guò)電壓反饋電路實(shí)現(xiàn)表面勵(lì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的調(diào)整；在掃查模式下，采用開關(guān)直流電源作為勵(lì)磁源，開關(guān)頻率處于50Hz～1kHz范圍，此時(shí)霍爾元件輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)傅里葉變換后，計(jì)算總諧波畸變率，與采集的表面漏磁場(chǎng)信號(hào)一并用于缺陷檢測(cè)。