[發明專利]一種輸電桿塔螺栓實時松動程度監測裝置

在審

• 申請號: 202011172738.8
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112326090A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 趙隆;代鵬飛
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: G01L5/24
• 分類號: G01L5/24
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 韓玙

本發明公開了一種輸電桿塔螺栓實時松動程度監測裝置包括設置于輸電桿塔的螺栓上的壓力傳感器群，壓力傳感器群包括壓力傳感器A、壓力傳感器B、壓力傳感器C，壓力傳感器A、壓力傳感器B、壓力傳感器C均通過有線連接的方式依次與A/D轉換處理器、微處理器、4G通信模塊、監控中心連接，A/D轉換處理器、微處理器、4G通信模塊均與電源模塊連接，壓力傳感器A、壓力傳感器B、壓力傳感器C均由電源模塊提供10V直流電壓。本發明能夠實現對輸電桿塔螺栓在外界條件的激勵下產生的松動進行監測。

技術領域

本發明屬于輸電桿塔結構健康監測技術領域，具體涉及一種輸電桿塔螺栓實時松動程度監測裝置。

背景技術

輸電桿塔工作在環境變化的戶外，輸電桿塔長期受到外界環境的影響，例如：自身重力、振動、溫差、風載荷等外部激勵。螺栓是連接輸電鐵塔塔材的連接結點，螺栓容易受到外界的激勵從而產生松動。單個螺栓的松動會加重塔身因自身重力而產生的振動，在沒有加固已經松動的螺栓的條件下，塔身會不斷加重因自身重量而產生的振動，也會加速造成原本沒有發生松動螺栓發生松動，這樣會大大降低鐵塔整體的承載能力，在大風環境或輕微地震中有可能造成嚴重的鐵塔倒塌事故，從而危及輸電線路的安全穩定運行。

因此輸電桿塔螺栓松動程度監測對于輸電線路的安全運行具有重大意義。防止螺栓松動的常規辦法有：輸電桿塔的維護工作是由巡線工人巡檢來完成。輸電塔螺栓松動屬于典型的隱性結構安全隱患，傳統的工人巡線方式費時費力，效率低下，且人工成本高。而現有的桿塔螺栓松動方法是針對桿塔松動的快速監測的裝置，當螺栓松動時，螺栓和螺母之間就會產生相對運動，在桿塔的任意部位施加一個外部振源，使用傳感器監測回音信號，判斷回音信號是否有二次撞擊聲，以此來確定存在松動，但這種方法僅可以判斷螺栓與桿塔部件出現了相對松動的故障，而且可能還會對某些微小位移的部件產生錯誤的報警。針對以上問題，本發明提出一種螺栓松動程度的監測裝置。

發明內容

本發明的目的是提供一種輸電桿塔螺栓實時松動程度監測裝置，能夠實現對輸電桿塔螺栓在外界條件的激勵下產生的松動進行監測。

本發明所采用的技術方案是，一種輸電桿塔螺栓實時松動程度監測裝置，包括設置于輸電桿塔的螺栓上的壓力傳感器群，壓力傳感器群包括壓力傳感器A、壓力傳感器B、壓力傳感器C，壓力傳感器A、壓力傳感器B、壓力傳感器C均通過有線連接的方式依次與A/D轉換處理器、微處理器、4G通信模塊、監控中心連接，A/D轉換處理器、微處理器、4G通信模塊均與電源模塊連接，壓力傳感器A、壓力傳感器B、壓力傳感器C均由電源模塊提供10V直流電壓。

本發明的特點還在于，

壓力傳感器A、壓力傳感器B、壓力傳感器C結構相同，均為壓阻式的環式墊圈壓力傳感器，具體為：包括兩端開口的金屬罩殼，金屬罩殼與金屬外殼呈扣合結構，金屬罩殼頂部中心位置處設置有N型半導體環形基片，金屬罩殼頂部邊緣位置處設置有灌膠孔，金屬罩殼與金屬外殼內嵌入有PCB板，PCB板為集成裝置，PCB板上集成設置有依次連接的恒流源模塊、壓阻式傳感器電橋電路和放大電路，電源模塊通過恒壓源模塊輸出穩定電流，電橋電路獲得穩定電流后根據外部激勵輸出電壓信號，輸出電壓信號經過放大電路通過引出線連接后伸出金屬外殼接A/D轉換處理器。

恒流源模塊具體結構為：包括恒流源A₄，恒流源A₄的正輸入端依次與電阻R11、電阻R8連接后連接至電源的正極+Ec，恒流源A₄的負輸入端與電源的負極-Ec連接，恒流源A₄的輸出端依次連接三極管、電阻R10后接地，電阻R11和電阻R8之間還連接有雙極性二極管的一端，雙極性二極管的另一端與電阻R9的接地端和電阻R10的接地端相交后接地，電阻R9的另一端接恒流源A₄的正輸入端，由NPN三極管控制的輸出作為壓阻式傳感器電橋電路的輸入。

壓阻式傳感器電橋電路具體結構為：包括四個阻值相同的電阻接成的電橋電路，根據外部激勵，電橋電路輸出信號到放大電路。