一种索力振动检测方法及其检测设备技术

一种索力振动检测方法及其检测设备，涉及缆索张力检测的技术领域。本发明专利技术一种索力振动检测方法，第一步，在索桥的缆索上设置传感器采集数据；第二步，对第一步采集的数据进行ＦＦＴ分析；第三步，对第二步的ＦＦＴ分析结果进行长索判断，若判断为是则进行长索索力计算，并将结果储存在存储器内；若判断为否，则执行下一步；第四步，对第二步的ＦＦＴ分析结果进行短索判断，若判断为是则进行短索索力计算，并将结果存储在存储器内，若判断为否，则返回第一步重新采集数据。本发明专利技术实现了检测效果好、使用范围广、且不受使用条件限制，结构简单，功耗低的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及缆索张力检测的
技术背景索桥由于其具有结构简洁、跨度大、空气动力稳定性好和轻便、美观等诸多优点， 成为当代桥梁建设的重要形式。近40年来，全世界修建了 300余座大型斜拉桥，而中国 己建成30多座这类桥梁。索是这类桥梁的重要组成部分和主要承力构件，其新旧索的张力测量已成为评价其 可靠性和承载状态的主要依据，因此索力检测技术和检测系统的研究已引起相关领域极 大的关注，具有重大的实用价值和国民经济意义。传统的索力检测方法主要有油压表法、力传感器法、磁通量法和三点弯曲法等，这 些方法基本仅适用于新建桥索的索力测试，并且也都很难适用于近代索结构测量。近年来，振动频率法以其方便实用和精度高、测量可靠等优点而被工程界普遍采用。 目前，国内外的振动法检测系统和技术主要有两类 一类是通过直接测量索的基频，然 后再借助"弦"振动的"张力——基频"关系求取索的张力。该方法在实际测量中，由 于近代传感与检测技术的限制，基频很难准确测定，致使之常常无法实现测量；另一类 方法是"频差法"，它是基于弦振动的相邻两阶主频之差等于基频的原理，利用相邻两主 频之差间接识别基频，再通过弦的张力与基频之关系求得索的张力。可见，以上两类方 法均是基于没有抗弯刚度的"弦的振动模型"建立的。对于实际的近代桥索，特别是"短 索"，它们不仅具备抗弯刚度，而且是不可忽略的，这从根本上动摇了以上方法的适用性 和科学性。以上所谓的"长索"与"短索"，不是几何意义上的概念，而是力学本构意义上的"弦" 和"梁"振动模型。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种检测效果好、使用范围广、且不受使用条件限制，结构简单， 功耗低的索力振动检测方法及其检测设备。本专利技术为实现上述目的，采用如下技术方案 本专利技术一种索力振动检测方法，其特征在于 第一步，在索桥的缆索上设置传感器采集数据； 第二步，对第一步采集的数据进行FFT分析；第三步，对第二步的FFT分析结果进行长索判断，若判断为是则进行长索索力计算， 并将结果储存在存储器内；若判断为否，则执行下一步；第四步，对第二步的FFT分析结果进行短索判断，若判断为是则进行短索索力计算， 并将结果存储在存储器内，若判断为否，则返回第一步重新采集数据。本专利技术对长索的判断按照下面公式进行各阶相邻主频之频差Afi均应相等并且都等于基频值艮P Afi:fi长i=l......10其中Afi为各相邻主频之差，fw为长索的基频值。本专利技术对长索索力的计算按照下面的公式进行-S长:4p长Afi2L长2其中Se为长索索力；Le为长索的长度；P^为长索的线密度；A f 4为各相邻主频 之差。本专利技术对短索的判断按照下面公式进行FiS2 = (6fi+lS2-fi+3Sa2)/50; 其中fi短为各阶的主频，i=l、 2、 3、 4、 5、 6、 7。本专利技术对短索索力的计算按照下面公式进行S短^(6fi短2—fi+3短2) P短L短其中Ss为短索索力；Lja为短索的长度；Ps为短索的线密度。本专利技术的利用索力振动检测方法的索力振动检测装置，包括检测单元、主机单元， 检测单元的信号输出端与主机单元的信号输入端连接，主机单元对检测单元检测到的信号进行处理；检测单元包括传感器、A/D转换器、蓝牙无线发送器，传感器的信号输出端 与A/D转换器的信号输入端连接，将传感器检测的模拟信号转换为数字信号，A/D转化器 的信号输出端与蓝牙无线发送器信号输出端连接，将经过A/D转化器转换后的数字信号传输到主机单元中；主机单元包括蓝牙无线接收器、FFT分析装置、长短索判断系统、索 力计算装置、显示存储装置，蓝牙无线接收器的信号输出端与FFT分析装置的信号输入 端连接，对蓝牙无线接收器接收的数字信号进行分析处理；FFT分析装置的信号输出端与 长短索判断系统的信号输入端连接，对FFT分析装置的分析结果进行判断；长短索判断 系统的信号输出端与索力计算装置的信号输入端连接，利用长短索判断系统的结果进行 索力计算，索力计算装置的信号输出端与显示存储装置的信号输入端连接，将索力计算 装置直观显示出来。本专利技术采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点1、 本专利技术首次建立了长、短索自动识别技术。根据FFT所分析的各阶主频值通过如 下长短索的判据，加以区分其索型。本专利技术与基频法联合应用，不仅提高了测试精度， 而且有效的适用于长索和短索的索力测试。2、 本专利技术具有较高的运算速度，充分考虑到缆索刚度和垂度的影响，测索力精度达 到1%，频率精度1%。3、 本专利技术性能可靠，使用方便，且具备很高的精度，对长索与短索的索力进行检测 与监测等具有广泛的通用性。4、 本专利技术的索力检测装置结构简单，可适用于各种不同的场合。附图说明图1是本专利技术的一种结构示意图。 图2是本专利技术的检测方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明 如图2所示，本专利技术的索力振动检测方法，其特征在于 第一步，在索桥的缆索上设置传感器采集数据； 第二步，对第一步采集的数据进行FFT分析；第三步，对第二步的FFT分析结果进行长索判断，若判断为是则进行长索索力计算， 并将结果储存在存储器内；若判断为否，则执行下一步；第四步，对第二步的FFT分析结果进行短索判断，若判断为是则进行短索索力计算，并将结果存储在存储器内，若判断为否，则返回第一步重新釆集数据。 本专利技术对长索的判断按照下面公式进行 各阶相邻主频之频差Afi均应相等并且都等于基频值艮卩 Afi:fi长i=l……10其中Afi为各相邻主频之差，fw为长索的基频值。本专利技术对长索索力的计算按照下面的公式进行其中S^为长索索力；L^为长索的长度；P^为长索的线密度；A &为各相邻主频 之差。本专利技术对短索的判断按照下面公式进行Flja2= (6fi+lS2—fi+3S2)/50; 其中fi短为各阶的主频，i=l、 2、 3、 4、 5、 6、 7。若索的主频分布不符合以上对长索和短索的判据条件，则认为是环境激励条件不符 合要求。现场转入自动重采并分析计算。从而实现了自动判别和自由转换。 本专利技术对短索索力的计算按照下面公式进行S短二(6fi短2—fi+3短2) P短L短2其中Sg为短索索力；Lg为短索的长度；Pg为短索的线密度。以上所计算的索力值连同前10阶主频值能自动显示于数据表中或显示于频谱图中。并将测量的数据存储于存储器中。如图1所示，本专利技术的索力振动检测装置包括检测单元l、主机单元2，检测单元l 的信号输出端与主机单元2的信号输入端连接，主机单元2对检测单元1检测到的信号 进行处理；检测单元1包括传感器11、 A/D转换器12、蓝牙无线发送器13，传感器11 的信号输出端与A/D转换器12的信号输入端连接，将传感器11检测的模拟信号转换为 数字信号，A/D转化器12的信号输出端与蓝牙无线发送器13信号输出端连接，将经过 A/D转化器12转换后的数字信号传输到主机单元2中；主机单元2包括蓝牙无线接收器 21、 FFT分析装置22、长短索判断系统23、索力计算装置24、显示存储装置25，蓝牙无 线接收器21的信号输出端与FFT分析装置22的信号输入端连接，对蓝牙无线接收器21 接收的数字信号进行分析处理;FFT分析装置22的信号输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种索力振动检测方法，其特征在于：　第一步，在索桥的缆索上设置传感器采集数据；　第二步，对第一步采集的数据进行ＦＦＴ分析；　第三步，对第二步的ＦＦＴ分析结果进行长索判断，若判断为是则进行长索索力计算，并将结果储存在存储器内；若判断为否，则执行下一步；　第四步，对第二步的ＦＦＴ分析结果进行短索判断，若判断为是则进行短索索力计算，并将结果存储在存储器内，若判断为否，则返回第一步重新采集数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪风泉，鞠仲艺，
申请(专利权)人：南京博斯威尔电气有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]