申请/专利权人：重庆大学;交通运输部公路科学研究所

申请日：2019-01-31

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN109682505B

主分类号：G01L1/12

分类号：G01L1/12;G01L25/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2019.05.21#实质审查的生效;2019.04.26#公开

摘要：本发明属于土木结构检测和监测领域，涉及一种索力测量装置，一种索力测量装置，包括导磁支架，所述导磁支架包括两根并列设置的线圈芯以及均匀分设在两根所述线圈芯上的四个线圈架，四个所述线圈架呈两两并列地固定设置在所述线圈芯上；每个所述线圈架上都设有励磁线圈；单个的线圈芯上的两个线圈架之间设有用于固定缆索的安装夹，缆索由两个安装夹固定；还包括测量线圈，测量线圈设置在两个安装夹之间的缆索上；本发明可以适用于对已经建设完毕的桥梁进行索力检测系统的加装，也可以对已有的传感器进行现场的测量标定，便于现场的安装拆卸，不破坏现有桥梁缆索结构，适用于多种桥梁缆索，对现有技术的革新具有一定的指导作用。

主权项：1.一种索力测量装置，其特征在于：包括导磁支架，所述导磁支架包括两根并列设置的线圈芯以及均匀分设在两根所述线圈芯上的四个线圈架，四个所述线圈架呈两两并列地固定设置在所述线圈芯上；每个所述线圈架上都设有励磁线圈；单个的线圈芯上的两个线圈架之间设有用于固定缆索的安装夹，缆索由两个安装夹固定；还包括测量线圈，测量线圈设置在两个安装夹之间的缆索上；还包括用于固定线圈芯的连接架；所述连接架设有两个，分设在线圈芯两端，每个连接架的单侧与两根所述线圈芯的一端固定设置；所述安装夹由两个C型体拼接组成，两个C型体分别固定设置在一个线圈架朝向与该线圈芯上设置的另一个线圈架的一侧上；两个C型体之间形成用于夹持缆索的贯穿式的空腔；缆索的轴线方向为第一方向，第一平面为一垂直于第一方向的平面；所述空腔在所述第一平面内的投影截面直径大于缆索在所述第一平面内投影截面直径。

全文数据：一种索力测量装置技术领域本发明属于土木结构检测和监测领域，涉及一种索力测量装置。背景技术拉索是斜拉桥、悬索桥等索类桥梁的核心受力构件，其受力状况对桥梁整体结构安全起到极其重要作用。对拉索索力进行实时测量是判断桥梁结构是否安全的主要手段。目前已发展了振弦式、光纤应变式、压力表式、磁通量式等诸多测量方法，实现拉索索力长期监测测量。然而，基于上述方法的各类传感器，通常需要在桥梁建设时即进行安装，一旦建成，难以在后续补装。此外，对于长期服役的桥梁，传感器经长期运行后，其测量性能是否准确，也难以再进行拆卸标定。因此，急需一种可适用于后期现场安装的高精度传感器，对已建桥梁进行索力监测系统加装，和对已有传感器进行现场测量标定。发明内容有鉴于此，本发明的目的在于提供一种索力测量装置，以提供一种可适用于后期现场安装的高精度传感器，对已建桥梁进行索力监测系统加装，和对已有传感器进行现场测量标定。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种索力测量装置，包括导磁支架，所述导磁支架包括两根并列设置的线圈芯以及均匀分设在两根所述线圈芯上的四个线圈架，四个所述线圈架呈两两并列地固定设置在所述线圈芯上；每个所述线圈架上都设有励磁线圈；单个的线圈芯上的两个线圈架之间设有用于固定缆索的安装夹，缆索由两个安装夹固定；还包括测量线圈，测量线圈设置在两个安装夹之间的缆索上。可选地，还包括用于固定线圈芯的连接架。可选地，所述连接架设有两个，分设在线圈芯两端，每个连接架的单侧与两根所述线圈芯的一端固定设置。可选地，所述连接架、线圈芯、安装夹组成导磁支架。可选地，所述安装夹由两个C型体拼接组成，两个C型体分别固定设置在一个线圈架朝向与该线圈芯上设置的另一个线圈架的一侧上；两个C型体之间形成用于夹持缆索的贯穿式的空腔。可选地，缆索的轴线方向为第一方向，第一平面为一垂直于第一方向的平面；所述空腔在所述第一平面内的投影截面直径大于缆索在所述第一平面内投影截面直径。可选地，所述测量线圈由漆包线在缆索上绕制而成。可选地，所述漆包线的圈数为N，2≤N≤500。可选地，所述测量线圈与所述缆索中还涂有用于减少磁阻的导磁膏脂。可选地，还包括用于激励励磁线圈的电流源，以及用于测量磁场变化的测量仪表，所述电流源与所述测量仪表均与所述励磁线圈相连。可选地，所述电流源由所述测量仪表提供。本发明的有益效果在于：本发明可以适用于对已经建设完毕的桥梁进行索力检测系统的加装，也可以对已有的传感器进行现场的测量标定，便于现场的安装拆卸，不破坏现有桥梁缆索结构，适用于多种桥梁缆索，对现有技术的革新具有一定的指导作用。本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：图1为本发明的整体结构示意图；图2为使用本发明过程中的磁场方向示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。请参阅图1-图2，附图中的元件标号分别表示：导磁支架1、连接架1a、线圈芯1b、安装夹1c、线圈架2、励磁线圈3、测量线圈4、缆索5。本发明涉及一种索力测量装置，包括导磁支架1，所述导磁支架1包括两根并列设置的线圈芯1b以及均匀分设在两根所述线圈芯1b上的四个线圈架2，四个所述线圈架2呈两两并列地固定设置在所述线圈芯1b上；每个所述线圈架2上都设有励磁线圈3；单个的线圈芯1b上的两个线圈架2之间设有用于固定缆索5的安装夹1c，缆索5由两个安装夹1c固定；还包括测量线圈4，测量线圈4设置在两个安装夹1c之间的缆索5上。可选地，还包括用于固定线圈芯1b的连接架1a；所述连接架1a设有两个，分设在线圈芯1b两端，每个连接架1a的单侧与两根所述线圈芯1b的一端固定设置；所述连接架1a、线圈芯1b、安装夹1c组成导磁支架1；所述安装夹1c由两个C型体拼接组成，两个C型体分别固定设置在一个线圈架2朝向与该线圈芯1b上设置的另一个线圈架2的一侧上；两个C型体之间形成用于夹持缆索5的贯穿式的空腔；缆索5的轴线方向为第一方向，第一平面为一垂直于第一方向的平面；所述空腔在所述第一平面内的投影截面直径大于缆索5在所述第一平面内投影截面直径；所述测量线圈4由漆包线在缆索5上绕制而成；所述漆包线的圈数为N，2≤N≤100；所述测量线圈4与所述缆索5中还涂有用于减少磁阻的导磁膏脂；还包括用于激励励磁线圈3的电流源，以及用于测量磁场变化的测量仪表，所述电流源与所述测量仪表均与所述励磁线圈3相连；所述电流源由所述测量仪表提供。本发明中的导磁支架1由可咬合缆索5的对称地两部分构成，全部由具有高导磁率的电工纯铁材料制成，进一步，其分有三个部分，安装夹1c由两个半圆柱式的C型体组成，其内径尺寸需略大于缆索5，但不应过大导致空气隙过宽；线圈芯1b，为励磁线圈3的铁芯，其横截面积大于缆索5的横截面积；连接架1a，线圈芯1b的连接件，可以与线圈芯1b设计为一体式结构，但为便于励磁线圈3的安装，其横截面积应大于缆索5的横截面积。本发明中的线圈架2由绝缘材料制成，用于励磁线圈3绕线，方便与线圈芯1b套接安装；本发明中的励磁线圈3由缠绕在线圈架2上的漆包线绕制而成，应具有足够多的圈数，产生足够强的磁场对缆索5进行磁化；本发明中的测量线圈4由漆包线在缆索5上现场绕制而成，其圈数通常在数圈到数十圈即可有较好的信号输出。本发明使用时，需将励磁线圈3和测量线圈4与外部测量仪表连接，采用的测量仪表可与传统套筒式仪表一致。励磁线圈3连接测量仪表的电路时，需保证每个励磁线圈3产生的磁场方向在缆索5中同方向。现场测量安装时，安装夹1c的C型体和缆索5之间，应有较为紧密的接触，必要时可以涂抹导磁膏脂减少磁阻。测量时，由测量仪表提供电流，通过励磁线圈3时，产生图2所示的磁场。该磁场是变化的磁场，由测量仪表进行控制。其中缆索5中的磁场，可通过对由测量线圈4中的电流进行探测获得。缆索5在受到不同拉力时，其内部材料的磁学特性会发生变化。在受到外部磁场磁化时，其表现的磁化特性不一样，通过测量感应电路获得其磁化程度特性，即可得到缆索5的受力。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

权利要求：1.一种索力测量装置，其特征在于：包括导磁支架，所述导磁支架包括两根并列设置的线圈芯以及均匀分设在两根所述线圈芯上的四个线圈架，四个所述线圈架呈两两并列地固定设置在所述线圈芯上；每个所述线圈架上都设有励磁线圈；单个的线圈芯上的两个线圈架之间设有用于固定缆索的安装夹，缆索由两个安装夹固定；还包括测量线圈，测量线圈设置在两个安装夹之间的缆索上。2.如权利要求1中所述的索力测量装置，其特征在于：还包括用于固定线圈芯的连接架。3.如权利要求2中所述的索力测量装置，其特征在于：所述连接架设有两个，分设在线圈芯两端，每个连接架的单侧与两根所述线圈芯的一端固定设置。4.如权利要求1中所述的索力测量装置，其特征在于：所述安装夹由两个C型体拼接组成，两个C型体分别固定设置在一个线圈架朝向与该线圈芯上设置的另一个线圈架的一侧上；两个C型体之间形成用于夹持缆索的贯穿式的空腔。5.如权利要求4中所述的索力测量装置，其特征在于：缆索的轴线方向为第一方向，第一平面为一垂直于第一方向的平面；所述空腔在所述第一平面内的投影截面直径大于缆索在所述第一平面内投影截面直径。6.如权利要求1中所述的索力测量装置，其特征在于：所述测量线圈由漆包线在缆索上绕制而成。7.如权利要求6中所述的索力测量装置，其特征在于：所述漆包线的圈数为N，2≤N≤500。8.如权利要求1中所述的索力测量装置，其特征在于：所述测量线圈与所述缆索中还涂有用于减少磁阻的导磁膏脂。9.如权利要求1中所述的索力测量装置，其特征在于：还包括用于激励励磁线圈的电流源，以及用于测量磁场变化的测量仪表，所述电流源与所述测量仪表均与所述励磁线圈相连。10.如权利要求9中所述的索力测量装置，其特征在于：所述电流源由所述测量仪表提供。

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