耦合型外装式钢拉索索力检测装置制造方法及图纸

一种耦合型外装式钢拉索索力检测装置。装置含激磁组件和排线式耦合感应器，激磁组件含磁芯，在磁芯上套设并有电容式放电电路的激磁线圈，在磁芯的两端设第一、第二磁极，在第一、第二磁极分别设有第一、第二压板，第一磁极与第一压板之间为可卸式连接，第二磁极与第二压板之间为可卸式连接，在第一磁极与第一压板的连接处设有第一夹持孔，在第二磁极与第二压板的连接处设有第二夹持孔，在第一夹持孔和第二夹持孔的内壁上设有圆环衬垫。方法：将装置用于检测并得到待检测钢拉索的磁化特性曲线；将装置用于检测并得到一组标准磁化特性曲线；将待检测钢拉索的磁化特性曲线与一组标准磁化特性曲线进行对比，得到待检测钢拉索中的拉力。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及铁磁材料的磁性物理学、电工学、智能检测技术，具体涉及结构健康监测领域的钢拉索或钢杆件的拉应力或拉力测量，也涉及铁磁材料的磁力学效应和磁化特性。
技术介绍
钢拉索作为各种桥梁、体育场馆等重要建筑结构中的核心构件，其安全问题至关重要，对钢拉索拉力的监测是保证其安全性的重要手段。目前的检测方法主要有I、压力测定法又称千斤顶法，它是在使用千斤顶张拉钢拉索时通过测量油压来检测张拉力，油压的测量可通过压力表或压力传感器完成，这种方法适用于施工过程中的检测。2、拉力直接测量法在拉索锚具上或锚具连接杆上直接安装拉力传感器测量钢拉索索力，这种方法成本高，且使用十分不方便。3、频率法测量钢拉索的自振频率，利用自振频率与索力的关系测量索力，这种方法适合于现役钢拉索的检测，但由于自振频率与索力的关系存在复杂性，在应用上有局限性。4、磁力学效应法磁力学(magnetomechanical)效应发现于19世纪,加拿大在80年代初专门研究了铁磁体材料内部应力对磁化过程的影响，2000年以后美国研制了套筒式磁通量传感器及索力检测仪，德国和法国也研制了涡流传感器及索力检测仪。归纳起来，现有的基于磁力学效应法检测钢拉索索力有以下两种实现方法(I)磁通量测量法制作成套筒式磁通量传感器，首先测量磁通量的变化，再换算成相对磁导率，利用磁导率与拉应力的关系测量索力，这种方法必须在施工时将传感器安装好，不可拆除，图I为这种方法的示意图。(2)电感量测量法由于磁力学效应的存在，与钢拉索靠近的线圈的电感量会受到拉应力的影响，测量线圈的电感量即可换算成索力。这种方法又有两种做法，一是径向电感量测量法(又称涡流法，EC传感器)，即测量线圈与钢拉索垂直，为了达到较好的测量数据，根据钢拉索直径在周边布置至少6个以上的线圈，传感器和测量仪器较为复杂，效果一般，图2为这种方法的示意图；二是轴向电感量测量法，即测量线圈绕在钢拉索外围，这种方法需要在现场绕制线圈，图3为这种方法的示意图。电感量测量法只能反映钢拉索表层钢丝的内部应力，不能反映拉索整体的磁力学效应。综上所述，钢拉索索力检测方法目前还存在两大问题I、现役钢拉索的索力检测问题没有很好解决国内外使用得较为成熟的索力检测传感器均为套筒式磁通量传感器，只有在张拉施工时套上去，才能满足使用阶段的在线检测，不但浪费大，而且寿命有限，更为重要的是，大量现役钢拉索没有配置这种传感器。虽然，可以采用现场绕制的方法制作磁通量传感器或电感量传感器，但这种方法存在难度大、耗时长、检测与标定状态不一致等问题。2、检测灵敏度低、重复性不好虽然磁通量传感器或电感量传感器利用了磁力学效应，但它们只测量了铁磁材料磁化特性曲线上的单点参数，即某个工作点附近的磁导率或电感量，这样必然存在对拉力的敏感度低、测量重复性差的问题。
技术实现思路
本技术提供一种能够对现役钢拉索实施索力检测且具测量灵敏度高和重复性好的耦合型外装式钢拉索索力检测装置。本技术采用如下技术方案 本技术所述的一种耦合型外装式钢拉索索力检测装置，包括激磁组件和排线式耦合感应器，所述激磁组件包括磁芯，在磁芯上套设有激磁线圈，在激磁线圈的两端并接有电容式放电电路，在磁芯的两端分别设有第一磁极和第二磁极，在第一磁极和第二磁极分别设有第一压板和第二压板，并且，第一磁极与第一压板之间为可卸式连接，第二磁极与第二压板之间为可卸式连接，在第一磁极与第一压板的连接处设有用于夹持钢拉索的第一夹持孔，在第二磁极与第二压板的连接处设有用于夹持钢拉索的第二夹持孔，在第一夹持孔和第二夹持孔的内壁上分别设有圆环衬垫；所述排线式耦合感应器包括成排导线，在每根导线的一端连接有插针，在每根导线的另一端连接有与插针相匹配的插孔，每一根导线上的插针与相邻导线上的插孔之间为插拔式连接。本技术的优点在于I、解决了套筒式磁通量传感器无法对现役钢拉索或钢杆件的拉力测量问题。由于激磁组件采用了外装式结构，可以方便地夹持在被测构件上，而不需要在施工阶段就将传感器套在钢拉索上。耦合信号的检测采用了排线式感应器，不需现场绕制，方便装拆。由于本技术采用了电容放电电路，使得耦合感应线圈中的感应电压信号较大，因此，本技术的检测方法对感应线圈的匝数的数量没有过多要求，从而才能使排线式耦合感应器得以实现。2、提高了测量灵敏度和重复性。本技术的测量原理是利用磁力学效应，磁力学效应的本质是铁磁材料磁化特性随应力而变化(这是一个过程)，而磁导率的变化或电感量的变化只是这种效应的两种表象，而且，磁导率或电感量参数会随着磁化特性曲线上的工作点不同而发生变化。与这两种方法(通过磁通量测量磁导率，直接测量电感量)不同，本技术不是简单测量磁导率或电感量这样的单一参数来检测钢索拉力，而是通过磁化特性进行检测，因此对应力的敏感度高，又由于测量过程贯穿于电磁能量转换的全过程，测量结果不受磁化工作点的影响，应力的测量值是很多数据处理后得出，因此测量重复性好。图7表明了本技术的测量方法与其它两种方法在原理上的区别，图中，区域A为电感量法的测量区域，显然对拉应力不敏感，测量时仅在该区域的某个点进行电感量的测量；区域B为磁通量法的测量区域，该方法通过磁通量测量磁导率，在此区域相对磁导率最大，但该区域对拉应力也不够敏感，测量时仅在该区域的某个点进行相对磁导率的测量；区域C为本测量法所在区域，显然对拉应力的敏感性较强。图8所示为本技术的测量结果。3、与电感量测量法相比，测量结果更真实。由于电感量测量法没有对钢拉索施加激磁，使被测钢拉索内部均匀磁化，因此测量结果只能反映钢拉索表层的应力状态。事实上，钢拉索是由许多股钢丝组成，每股钢丝的应力都不均匀，内部和外部的钢丝受力也不均匀，我们需要的是钢拉索的整体受力状况，因此需要激磁使钢拉索内部有均匀的磁场。本技术的测量方法完全符合这一要求，测量结果更真实有效。4、降低了测量成本。由于套筒式传感器需要在施工时安装于每根钢拉索，成本很高，且寿命有限，而本技术只需在测量时安装，测完后即可拆除，可重复使用，且无寿命问题。5、节省了测量时间。磁通量测量法或电感量测量法需要现场绕制线圈，在现场绕制时需要专用装置，测量完成后需要花费很多时间进行拆除。本技术由于不需要现场绕制，因此节省了测量时间，完成一次测量的全过程只需要几分钟。此外，现场绕制线圈使得测量状态与标定状态很难完全一致，测量结果有偏差。而本技术也有效解决了这个问题。6、使用简便。本技术中，激磁组件是一个整体，只需要用压板和紧固螺栓将其夹紧即可，排线感应器只需对插即可。传感器上的电接插件也已经事先焊接好，无需现场制作，直接与检测仪器连接即可进行测量，使用十分方便。附图说明图I为现有套筒式磁通量传感器示意图；图2为现有径向式拉力传感器示意图；图3为现有轴向式拉力传感器示意图；图4为本技术的装置结构示意图；图5为本技术的装置结构的侧视图；图6为本技术排线式耦合感应器的结构示意图；图7为说明本技术工作原理的磁力学效应曲线图；图8为本技术的测量结果图。具体实施方式实施例I—种耦合型外装式钢拉索索力检测装置，包括激磁组件和排线式耦合感应器，所述激磁组件包括磁芯2，在磁芯2上套设有激磁线圈3，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦合型外装式钢拉索索力检测装置，其特征在于，包括：激磁组件和排线式耦合感应器，所述激磁组件包括磁芯（2），在磁芯（2）上套设有激磁线圈（3），在激磁线圈（3）的两端并接有电容式放电电路，在磁芯（2）的两端分别设有第一磁极（41）和第二磁极（42），在第一磁极（41）和第二磁极（42）分别设有第一压板（61）和第二压板（62），并且，第一磁极（41）与第一压板（61）之间为可卸式连接，第二磁极（42）与第二压板（62）之间为可卸式连接，在第一磁极（41）与第一压板（61）的连接处设有用于夹持钢拉索的第一夹持孔，在第二磁极（42）与第二压板（62）的连接处设有用于夹持钢拉索的第二夹持孔，在第一夹持孔和第二夹持孔的内壁上分别设有圆环衬垫（5）；所述排线式耦合感应器包括成排导线（8），在每根导线的一端连接有插针（9），在每根导线的另一端连接有与插针相匹配的插孔（10），每一根导线上的插针与相邻导线上的插孔之间为插拔式连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪江生，郭正兴，金伟明，刘兴，曲谛，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：