一种可调的钢结构应力监测传感器制造技术

本发明专利技术适用于无损检测领域，提供一种可调的钢结构应力监测传感器，包括监测主机，所述监测主机左右两侧水平设有调节件，每根调节件的末端向下安装有聚磁件，所述监测主机底部设置有平行信号采集器，所述聚磁件和平行信号采集器均电性连接至所述监测主机。本应力监测传感器能够适应钢结构多种曲面和折叠处的应力监测，同时通过设计特殊的聚磁功能和结构功能，使得传感器结构更合理，而且还能够分别监测应力磁信号的平行分量和垂直分量，更有利于信号解耦。因此整体而言，本应力监测传感器能获得更准确的数据，适应更多的应用场景。适应更多的应用场景。适应更多的应用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种可调的钢结构应力监测传感器


[0001]本专利技术属于无损检测
，尤其涉及一种可调的钢结构应力监测传感器。

技术介绍

[0002]大型钢结构在我们日常生活中随处可见，涉及生活和生产的方方面面，其本身的安全至关重要。在大型钢结构的失效模式中，应力集中和疲劳损伤是非常大的一部分。据据美国土木工程师学会(ASCE)统计，80％以上钢结构的破坏与疲劳损伤有关。所以对钢结构的应力和疲劳损伤的监测，成为了钢结构健康的主要内容。
[0003]如果能够直接对钢结构进行疲劳损伤测量和监测的话,就是最佳方案。但是因为技术原因，目前一直没有找到应力集中和疲劳损伤的直接测量方法。退而求其次，一些间接测量和监测方法在应用中出现了。其技术原理主要有声波、电磁、物理形变等种类。主要的物理基础，是通过测量被监测对象的应力集中和疲劳损伤所带来的传导性能的改变，通过这种改变量来反过来计算应力集中和疲劳损伤。当然其传导性能，可能是对超声波的传导性能，也可能是对电磁场的传导性能，本质上是通过波在传导过程中的性能改变，再根据这些传导性能和应力的定量关系，来反过来计算其应力和疲劳损伤。
[0004]在实验室中，主要用到的是声波法，电磁法和形变法；在工程应用中，主要用到的是形变法。形变法主要有两种实现方式：光纤光栅法和应变片法。这两种方式的共同点是，通过固定在被监测钢结构的表面的传感器，来读取传感器的形变，因而大致知道钢结构的局部形变。这种方法有一些不足，例如：监测的是一个点而非一个面，监测的是形变的改变量而非形变的累积量等。
[0005]新的磁感技术，被探索用于应力集中和疲劳损伤监测，这种磁感方法是一种有效方法。但是，现实中被监测对象种类繁多，各种表面情况都存在，所以，需要一种能适应多种表面情况的传感器。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可调的钢结构应力监测传感器，旨在解决上述技术问题。
[0007]本专利技术采用如下技术方案：
[0008]所述可调的钢结构应力监测传感器包括监测主机，所述监测主机左右两侧水平设有调节件，每根调节件的末端向下安装有聚磁件，所述监测主机底部设置有平行信号采集器，所述聚磁件和平行信号采集器均电性连接至所述监测主机。
[0009]进一步的，所述聚磁件从下至上依次为聚磁块、磁敏元件和连接器，所述连接器与所述调节件末端连接。
[0010]进一步的，所述调节件为长度调节件。
[0011]进一步的，所述调节件为长度旋转调节件。
[0012]进一步的，所述聚磁块为上窄下宽的梯形结构，且聚磁块的底面为弧形面。
[0013]进一步的，两根所述调节件同轴，所述平行信号采集器包括位于中间的磁敏传感器以及对称设于磁敏传感器左右两侧的聚磁梯形板，每块聚磁梯形板的中轴线与同侧调节件的轴线平行。
[0014]进一步的，所述监测主机内置有系统主板，所述监测主机还设置有发射天线，所述磁敏元件、磁敏传感器、发射天线均连接至所述系统主板。
[0015]进一步的，所述监测主机顶部设置有太阳能板。
[0016]进一步的，所述聚磁块的两底边分别连接有柔性带，每根柔性带末端设置有强力磁吸片。
[0017]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种相对灵活的传感器设计结构，首先把基于形变法的现场应力点监测扩展到面监测，扩大了单个传感器的应力监测的范围；同时通过调节件，扩展应力传感器的使用范围，使之能用于多种曲面或者弯折面的应力监测场景；此外，监测传感器的平行信号采集器、聚磁件可分别监测应力磁信号的平行分量和垂直分量。本传感器操作简单，适用范围广，更具有实际价值。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例提供的可调的钢结构应力监测传感器一方向立体图；
[0019]图2是本专利技术实施例提供的可调的钢结构应力监测传感器另一方向立体图。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0021]采用磁记忆物理现象作为应力和疲劳损伤的检测方法，已经是一种常见的操作了，相比于声波法，巴克豪森噪声法等，磁记忆法操作简单，探头体积小，可以在多种器件表面进行扫描。最近有人提出采用磁记忆来进行应力和疲劳损伤的实时监测，这本身是一个大的创新，但是，需要一种适应多种曲面、多种应用场景的应力传感器。本专利技术据此设计一种使用相对灵活的传感器结构。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0022]如图1、2所示，本实施例提供的可调的钢结构应力监测传感器，包括监测主机1，所述监测主机1左右两侧水平设有调节件2，每根调节件2的末端向下安装有聚磁件3，所述监测主机1底部设置有平行信号采集器4，所述聚磁件3和平行信号采集器4均电性连接至所述监测主机1。
[0023]本结构主要由三部分组成，分别是监测主机、调节件和聚磁件，监测主机的底部设置有平行信号采集器。监测主机位于中间，聚磁件位于两侧，两者通过调节件。所述调节件为长度调节件或者长度旋转调节件，即可实现调节聚磁件与监测主机的距离，或者可同时实现聚磁件的距离以及角度调节。两根所述调节件同轴，即轴线重合。
[0024]其中所述监测主机的主要功能是数据采集、模数转换和数据处理、数据存储和发送等。图示中，监测主机整体为圆柱形，作为一种供电模式，所述监测主机1顶部设置有太阳能板12，监测主机内置有电池，可以通过太阳能板充电蓄电，为传感器提供能源。在监测主
机的侧边有一个发射天线11，主要为传感器提供通信链路。在太阳能板的下面有一块系统主板(在内部，图中未使出)，主要实现前述数据采集、处理、存储和发送的功能，同时实现为外通信等。
[0025]监测主机底部的平行信号采集器用于采集大型钢结构的表面的数据，具体用于采集平行于大型钢结构表面的应力磁信号。作为一种具体结构，所述平行信号采集器，由三个小部分组成，具体包括位于中间的磁敏传感器41以及对称设于磁敏传感器左右两侧的聚磁梯形板42，每块聚磁梯形板42的中轴线与同侧调节件2的轴线平行。
[0026]在安装监测传感器的时候，首先左右移动监测主机，磁敏传感器调整到位于钢结构应力集中线的正上方。在此位置，在不考虑外界干扰和背景磁场的影响的情况下，钢结构的应力磁信号完全平行于表面方向，并且在这个位置呈现出应力磁信号最大值，同时没有平行于表面且垂直于平行方向的垂直分量。本结构中，在磁敏传感器的左右两侧的聚磁梯形板器件采用软磁材料制作，其本身具有非常强的磁传导功能。聚磁梯形板具有明显的聚磁作用。在磁敏传感器的左右两侧原先零散分布的应力磁信号平行分量，经过聚磁梯形板的聚磁作用，其磁场强度明显得到加强，亦即信号水平得到提升。原先在磁敏传感器探测水平以下的信号，经过聚磁梯形板的作用，也可以被探测出来。
[0027]监测主机两端的聚磁件用于监测应力磁信号的垂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调的钢结构应力监测传感器，其特征在于，包括监测主机，所述监测主机左右两侧水平设有调节件，每根调节件的末端向下安装有聚磁件，所述监测主机底部设置有平行信号采集器，所述聚磁件和平行信号采集器均电性连接至所述监测主机。2.如权利要求1所述可调的钢结构应力监测传感器，其特征在于，所述聚磁件从下至上依次为聚磁块、磁敏元件和连接器，所述连接器与所述调节件末端连接。3.如权利要求2所述可调的钢结构应力监测传感器，其特征在于，所述调节件为长度调节件。4.如权利要求2所述可调的钢结构应力监测传感器，其特征在于，所述调节件为长度旋转调节件。5.如权利要求3或4所述可调的钢结构应力监测传感器，其特征在于，所述聚磁块为上窄下宽的梯形结构，且聚磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢永雄，黄威，王康，王子豪，龚华，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：