一种便于预制绕线的卷轴型电磁弹式绝对应力监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种便于预制绕线的卷轴型电磁弹式绝对应力监测装置，用于铁磁材料无损检测领域，尤其涉及铁磁材料构件绝对应力的无损检测。该装置由多个串联或并联的线圈组成的绕组，多个哑铃形软磁材料铁芯，单个或多个检测元件组成。将该装置直接装配在被测铁磁材料构件上即可完成安装，无需现场绕线，且能在工厂批量化生产，到现场拼装即可完成传感器的安装，且拆卸、更换方便，避免预制绕线时磁芯内凹弧面绕制难的问题。在脉冲或交流激励信号下，带绕组的哑铃形软磁材料磁芯产生磁势，并在传感器与上述被测构件中产生磁通，使得该被测构件被磁化，检测元件输出电信号，根据所述电信号获得构件绝对应力相关的磁特征量，实现对铁磁材料构件绝对应力的无损检测。磁材料构件绝对应力的无损检测。磁材料构件绝对应力的无损检测。

【技术实现步骤摘要】
一种便于预制绕线的卷轴型电磁弹式绝对应力监测装置


[0001]本专利技术涉及无损检测领域，特别是涉及一种便于预制绕线的卷轴型电磁弹式绝对应力监测装置。

技术介绍

[0002]铁磁材料构件广泛应用于土木、建筑与交通工程领域，如钢筋、型钢、钢绞线、钢丝绳、平行钢丝索。由于在使用过程中，工程结构的关键铁磁材料构件往往承担巨大的荷载。例如，预应力筋束和钢缆索作为钢筋混凝土桥梁和缆索承重结构的核心受力构件，其应力水平可能会超过材料极限强度，从而产生巨大的安全隐患，因此，需要对构件应力情况进行实时监控分析。
[0003]目前，工程上常用的铁磁材料应力监测技术有：油压表直接读数法、振动频率法、电阻应变片法、磁弹效应法。其中油压表直接读数法只适合在新建结构建造过程中使用；振动频率法只适合长索，且对索的边界条件有限制；电阻应变片法适合在构件受力之前安装，且对构件表面的平整度有较高要求，难以测量应力绝对值。基于磁弹效应法的传感器适合任意工期的结构构件安装使用，且能监测构件的绝对应力值。对于外层有PE护套或者预应力管道保护的钢绞线，磁弹效应法也能有效对其进行绝对应力测量。
[0004]在实际工程中，已有多种基于磁弹效应法的传感器被采纳使用，包括了先装套筒式电磁弹或磁通量传感器、后装哈弗式电磁弹或磁通量传感器、旁路式电磁弹或磁通量传感器与开合式电磁弹或传感器。
[0005]先装套筒式传感器只适用于铁磁材料构件安装之前，后期难以拆卸维修。后装式适用于在役的铁磁材料构件上。但后装哈弗式磁通量传感器需要在现场绕线，由于现场环境多变、且工作量繁重，不方便绕线人员作业。此外，现场绕线的传感器难以保证与实验室标定的传感器参数完全一致，导致出现仪器误差。
[0006]旁路励磁传感器，磁轭传感器体积较大，对于多根钢绞线组成的体外预应力束，周围可利用空间狭小，存在难以安装的问题。
[0007]开合式传感器，其原理在于线圈通过结合面的引脚或者插孔完成左右两半的线圈连通从而形成完整回路。但这种方法由于线圈接口数量庞大，在拼接过程中需要逐根连接每段线圈，工作量大且施工复杂，工程应用受到很大限制。
[0008]另一种分体式的传感器，主线圈绕制在两边半圆环形的软磁材料上，再由两半的结构直接装配在被测铁磁构件上，减少了现场的工作量。但由于半圆环形截面存在内凹弧面，不方便生产时的绕线，在一定程度上阻碍了工厂的规模化生产。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种便于预制绕线的卷轴型电磁弹式绝对应力监测装置，能在工厂批量化生产，到现场拼装即可完成传感器的安装，且拆卸、更换方便，避免内凹弧面绕制难的问题，以克服
技术介绍
中所列举现有传感器的不足。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]一种便于预制绕线的卷轴型电磁弹式绝对应力监测装置，用于铁磁材料构件的无损检测，其特征在于，所述装置包括多块哑铃形软磁材料磁芯，每个哑铃形软磁材料磁芯上绕制励磁线圈，所述装置还包括一个或多个检测元件，多个带绕制励磁线圈的哑铃形软磁材料磁芯适于围绕设置而能围绕设置在被测铁磁构件外，而无需现场绕线。
[0012]进一步地，所述带绕制励磁线圈的哑铃形软磁材料磁芯的数量为偶数个，组成轴对称结构。
[0013]进一步地，所述哑铃形软磁材料磁芯由两块扇形磁轭与位于两块扇形磁轭之间的非内凹截面的磁芯棒拼接而成，所述励磁线圈绕在非内凹截面的磁芯棒上。
[0014]进一步地，绕组的激励源可以选择脉冲信号或者交流信号。
[0015]进一步地，所述装置还包括拼装式支撑骨架，所述拼装式支撑骨架包括沿周向拼装的多块支撑骨架并围绕形成能够包裹在被测铁磁构件外的结构，所述多个带绕制励磁线圈的哑铃形软磁材料磁芯安装在拼装式支撑骨架上。
[0016]进一步地，绕组的激励源可以选择脉冲信号或者交流信号；检测元件可选地采用FPC软排线薄膜，或者磁电层合元件，或者霍尔元件，或者副线圈。
[0017]进一步地，检测元件采用FPC软排线薄膜、磁电层合元件或者霍尔元件的形式时，采用所述支撑骨架放置检测元件。
[0018]进一步地，检测元件采用副线圈的形式时，其绕线形式可选地采用：副线圈直接绕制在主线圈绕组外层或内层，或者主线圈绕制在软磁材料磁芯两端，副线圈绕制在在软磁材料磁芯中间，或者直接绕制在待测构件上。
[0019]本专利技术具有以下有益技术效果：
[0020]1、可在工厂内批量化生产，现场预制安装，显著降低工作量；
[0021]2、经过合理优化设计的软磁材料磁芯拓扑结构，能有效将足够的磁通导入被测构件，从而使得传感器的整体体积与重量偏小；
[0022]3、能够避免或大量减少线圈的现场绕线工作，能有效监测不同截面形式的铁磁材料构件(钢绞线、钢棒、钢筋、钢管、型钢等)的应力，测量精度高，结果可视化，有助于监测人员对于铁磁材料构件的安全性做出分析判断；
[0023]4、可以随装随卸，对于某些临时性检测项目，不必同时布置大量的传感器，可以在某一类铁磁材料构件上用完后，拆卸下来，在别处使用，从而达到节省成本的目的。
附图说明
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0025]图1为软磁材料磁轭与非内凹截面磁芯棒组装成为哑铃形软磁材料磁芯的示意图；
[0026]图2为单个哑铃形软磁材料磁芯的示意图；
[0027]图3为单个带线圈绕组的哑铃形软磁材料磁芯的示意图；
[0028]图4为8瓣哑铃形软磁材料磁芯通过铰链卷制的示意图；
[0029]图5为8瓣线圈绕组串联的传感器的示意图；
[0030]图6为传感器安装在铁磁材料被测构件上的示意图；
[0031]图7为传感器的内骨架与检测元件示意图；
[0032]图8为软磁材料磁芯中产生的磁势驱动磁通经过被测铁磁构件的示意图；
[0033]图9为单个哑铃形软磁材料磁芯中产生的磁势驱动磁通经过被测铁磁构件的仿真结果；
[0034]图10为4瓣卷轴型电磁弹式绝对应力监测装置的横截面示意图；
[0035]图11为6瓣卷轴型电磁弹式绝对应力监测装置的横截面示意图；
[0036]图12为8瓣卷轴型电磁弹式绝对应力监测装置的横截面示意图；
[0037]图13为FPC软排线薄膜的示意图；
[0038]图14为FPC软排线薄膜绕制成检测元件的示意图；
[0039]图15为当检测元件采用副线圈的形式时，副线圈绕制在主线圈外层的传感器示意图；
[0040]图16为当检测元件采用副线圈的形式时，副线圈绕制在主线圈外层的传感器内部构造示意图；
[0041]图17为当检测元件采用副线圈的形式时，主线圈绕制在软磁材料磁芯两端，副线圈绕制在在软磁材料磁芯中间的传感器示意图；
[0042]图18为当检测元件采用副线圈的形式时，主线圈绕制在软磁材料磁芯两端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便于预制绕线的卷轴型电磁弹式绝对应力监测装置，用于铁磁材料构件的无损检测，其特征在于，所述装置包括多块哑铃形软磁材料磁芯，每个哑铃形软磁材料磁芯上绕制励磁线圈，所述装置还包括一个或多个检测元件，多个带绕制励磁线圈的哑铃形软磁材料磁芯适于围绕设置而能围绕设置在被测铁磁构件外，而无需现场绕线。2.根据权利要求1所述的一种便于预制绕线的卷轴型电磁弹式绝对应力监测装置，其特征在于，所述带绕制励磁线圈的哑铃形软磁材料磁芯的数量为偶数个，组成轴对称结构。3.根据权利要求1所述的一种便于预制绕线的卷轴型电磁弹式绝对应力监测装置，其特征在于，所述哑铃形软磁材料磁芯由两块扇形磁轭与位于两块扇形磁轭之间的非内凹截面的磁芯棒拼接而成，所述励磁线圈绕在非内凹截面的磁芯棒上。4.根据权利要求1所述的一种便于预制绕线的卷轴型电磁弹式绝对应力监测装置，其特征在于，绕组的激励源可以选择脉冲信号或者交流信号。5.根据权利要求1所述的一种便于预制绕线的卷轴型电磁弹式绝对应力监测装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：段元锋，杨丁，章红梅，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：