【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種索力檢測(cè)方法及使用該方法的索力傳感器
本專利技術(shù)涉及一種鋼纜索索力檢測(cè)技術(shù)，尤其是涉及一種索力檢測(cè)方法及使用該方法的索力傳感器。
技術(shù)介紹
鋼纜索是一種柔性的承力構(gòu)件，其索力狀態(tài)是衡量建筑是否處于正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的一個(gè)重要標(biāo)志，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼纜索的索力對(duì)建筑健康監(jiān)測(cè)具有重要工程意義。磁彈效應(yīng)法是目前監(jiān)測(cè)索力最具潛力的一種方法，該方法通過(guò)使用磁通量傳感器來(lái)測(cè)定鋼纜索中的磁通量變化，從而得到鋼纜索的索力，其具體過(guò)程為:首先繞制如圖1所示的磁通量傳感器，該磁通量傳感器包括線圈骨架，繞制在線圈骨架外側(cè)面上的檢測(cè)線圈、繞制在檢測(cè)線圈外側(cè)面上的激勵(lì)線圈以及將檢測(cè)線圈和激勵(lì)線圈進(jìn)行封裝的外殼，然后將線圈骨架套在鋼纜索上，接著給激勵(lì)線圈加上激勵(lì)電流，線圈骨架軸向產(chǎn)生磁場(chǎng)將鋼纜索磁化，鋼纜索作為檢測(cè)線圈和激勵(lì)線圈的鐵芯，磁通量傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)鋼纜索索力，當(dāng)鋼纜索受力軸向發(fā)生變形，線圈骨架軸向磁場(chǎng)相應(yīng)發(fā)生變化，作為檢測(cè)單元的檢測(cè)線圈感應(yīng)線圈骨架軸向磁場(chǎng)的變化并產(chǎn)生誘導(dǎo)電壓輸出到數(shù)據(jù)采集設(shè)備中，數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)擬合，得到誘導(dǎo)電壓和索力之間的線性關(guān)系，根據(jù)誘導(dǎo)電壓和索力之間的線性關(guān)系計(jì)算得到索力。但是，現(xiàn)有磁彈效應(yīng)法存在以下問(wèn)題:一、磁通量傳感器通過(guò)檢測(cè)線圈感應(yīng)線圈骨架內(nèi)部磁通量的變化進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在測(cè)量過(guò)程中由于漏磁原因，以及激勵(lì)線圈和檢測(cè)線圈之間存在相互干擾，導(dǎo)致傳感器的測(cè)量精度不高；二、測(cè)量過(guò)程中要先經(jīng)過(guò)激勵(lì)線圈磁化鋼纜索，再由檢測(cè)線圈感應(yīng)出鋼纜索變形時(shí)磁場(chǎng)磁通量的變化，進(jìn)而計(jì)算測(cè)得索力，由于激勵(lì)線圈在磁化鋼纜索時(shí)需要一定的響應(yīng)時(shí)間，檢測(cè)線圈要獲取被測(cè)特征信號(hào)的...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種索力檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟：①制備索力傳感器：①?1制備具有磁致伸縮性能的磁電傳感單元；①?2取一與待測(cè)鋼纜索尺寸匹配的線圈骨架，在線圈骨架上的外側(cè)壁上開(kāi)一凹槽；①?3將磁電傳感單元嵌入所述的凹槽內(nèi)；①?4將激勵(lì)線圈繞在線圈骨架上，得到索力傳感器；②截取一段和待測(cè)鋼纜索規(guī)格相同的鋼纜索作為鋼纜索樣本，將鋼纜索樣本套在線圈骨架內(nèi)作為激勵(lì)線圈的鐵芯，然后在線圈骨架套上套筒進(jìn)行封裝，鋼纜索樣本的兩端位于線圈骨架外；③確定索力傳感器誘導(dǎo)電壓與鋼纜索索力之間的關(guān)系：③?1給激勵(lì)線圈加上正弦激勵(lì)電流，線圈骨架的軸向產(chǎn)生磁場(chǎng)，鋼纜索樣本被磁化；③?2將鋼纜索樣本兩端裝在拉力試驗(yàn)機(jī)上，在拉力試驗(yàn)機(jī)上依次對(duì)鋼纜索樣本施加0KN，2KN,4KN，6KN，8KN，10KN，12KN，14KN，16KN，18KN和20KN的拉力，并采用數(shù)字示波器采集并記錄在對(duì)應(yīng)拉力下索力傳感器的誘導(dǎo)電壓值，得到一組由拉力與誘導(dǎo)電壓值組成的數(shù)據(jù)；③?3重復(fù)步驟③?2至n次，n≥5，得到n組由拉力與誘導(dǎo)電壓值組成的數(shù)據(jù)；③?4對(duì)n組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行線性擬合，得到n個(gè)拉力與誘導(dǎo)電壓的線性關(guān)系式：y＝kix+ai，其中i＝...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種索力檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟: ①制備索力傳感器: ①-1制備具有磁致伸縮性能的磁電傳感單元； ①-2取一與待測(cè)鋼纜索尺寸匹配的線圈骨架，在線圈骨架上的外側(cè)壁上開(kāi)一凹槽； ①-3將磁電傳感單元嵌入所述的凹槽內(nèi)； ①-4將激勵(lì)線圈繞在線圈骨架上，得到索力傳感器； ②截取一段和待測(cè)鋼纜索規(guī)格相同的鋼纜索作為鋼纜索樣本，將鋼纜索樣本套在線圈骨架內(nèi)作為激勵(lì)線圈的鐵芯，然后在線圈骨架套上套筒進(jìn)行封裝，鋼纜索樣本的兩端位于線圈骨架外； ③確定索力傳感器誘導(dǎo)電壓與鋼纜索索力之間的關(guān)系: ③-1給激勵(lì)線圈加上正弦激勵(lì)電流，線圈骨架的軸向產(chǎn)生磁場(chǎng)，鋼纜索樣本被磁化； ③-2將鋼纜索樣本兩端裝在拉力試驗(yàn)機(jī)上，在拉力試驗(yàn)機(jī)上依次對(duì)鋼纜索樣本施加OKN, 2KN, 4KN, 6KN, 8KN, 10KN, 12KN, 14KN, 16KN, 18KN 和 20KN 的拉力，并采用數(shù)字示波器采集并記錄在對(duì)應(yīng)拉力下索力傳感器的誘導(dǎo)電壓值，得到一組由拉力與誘導(dǎo)電壓值組成的數(shù)據(jù)； ③-3重復(fù)步驟③-2至η次，η≥5，得到η組由拉力與誘導(dǎo)電壓值組成的數(shù)據(jù)； ③-4對(duì)η組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行線性擬合，得到η個(gè)拉力與誘導(dǎo)電壓的線性關(guān)系式:y =kiX+ay其中i = 1,2,3,..., n, y表示拉力，x表示誘導(dǎo)電壓值,Iii表示線性相關(guān)系數(shù),Si表示常數(shù)； ③-5將η個(gè)線性關(guān)系式中的線性相關(guān)系數(shù)相加后取平均值，記為k，將η個(gè)線性關(guān)系式中的常數(shù)相加后取平均值記為a，得到索力傳感器誘導(dǎo)電壓與鋼纜索索力之間的關(guān)系式I = kx+a ；y表示索力，x表示誘導(dǎo)電壓值； ④將測(cè)試過(guò)的索力傳感器套在待測(cè)鋼纜索上對(duì)鋼纜索索力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)公式y(tǒng)=kx+a和索力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控得到的誘導(dǎo)電壓值計(jì)算得到待測(cè)鋼纜索的實(shí)時(shí)索力。2.一種使用權(quán)利要求1的索力檢測(cè)方法的索力傳感器，包括殼體，套設(shè)在鋼纜索上的線圈骨架和激勵(lì)線圈，所述的激勵(lì)線圈由銅線在所述的線圈骨架的外側(cè)壁上繞制而成，其特征在于所述的線圈骨架的外側(cè)壁上設(shè)置有矩形凹槽，所述的矩形凹槽位于所述的線圈骨架的軸向中部，所述的矩形凹槽內(nèi)安裝有具有磁致伸縮性能的磁電傳感單元，所述的磁電傳感單元為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，所述的磁電傳感單元的磁化方向與所述的線圈骨架的軸向平行，所述的磁電傳感單元的上端面不超出所述的矩形凹槽，所述的磁電傳感單元的長(zhǎng)邊與所述的線圈骨架的軸向平行，沿所述的線圈骨架的軸向所述的磁電傳感單元的兩端與所述的矩形凹槽的兩端各具有一段距離且兩者相等，該段距離不小于所述的磁電傳感單元的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度的四分之一。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種索力傳感器，其特征在于所述的磁電傳感單元包括從上到下排列的第一磁致伸縮層、壓電晶體層和第二磁致伸縮層，所述的第一磁致伸縮層的下表面與所述的壓電晶體層的上表面粘結(jié)固定，所述的壓電晶體層的下表面和所述的第二磁致伸縮層的上表面粘結(jié)固定，所述的壓電晶體層的上表面固定粘結(jié)有延伸到壓電晶體層一側(cè)的第一電極，所述的壓電晶體層的下表面固定粘結(jié)有延伸到壓電晶體層另一側(cè)的第二電極，所述的第一磁致伸縮層和所述的第二磁致...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮志敏，李宏偉，邵磊，胡海剛，李秋勝，李玲，張剛，陳郭，趙洪洋，汪明，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：寧波大學(xué)，寧波杉工結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)與控制工程中心有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：浙江;33
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