一种监测拉索腐蚀及索力的装置
阅读：784发布：2022-11-29
专利汇可以提供一种监测拉索腐蚀及索力的装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种监测拉索 腐蚀 及索 力 的装置，包括索力监测 传感器 、采集拉索电感或 电阻 参数的腐蚀监测传感器；所述索力监测传感器与腐蚀监测传感器为沿拉索轴向排列的一体结构，且均为穿心式结构。本实用新型公开的一种监测拉索腐蚀及索力的装置，采用穿心式结构的传感器，套设在拉索的 钢 绞线或钢丝上，将钢绞线或钢丝作为监测传感器的组成部分，安装好后的索力监测传感器和腐蚀监测传感器为一个独立单元，同步供电和 数据采集 ，使用一个监测设备，能够同时具备腐蚀、索力监测的功能，且不需破坏拉索结构。，下面是一种监测拉索腐蚀及索力的装置专利的具体信息内容。
1.一种监测拉索腐蚀及索力的装置，其特征在于，所述装置包括索力监测传感器、采集拉索电感或电阻参数的腐蚀监测传感器、数据线及电源，所述索力监测传感器与腐蚀监测传感器均为穿心式结构，套设在拉索上，且端部相连；所述索力监测传感器和腐蚀监测传感器通过数据线传输监测数据、连接电源供电。
3.根据权利要求2所述的一种监测拉索腐蚀及索力的装置，其特征在于，所述插头和插座相连处的外环设有卡箍。
4.根据权利要求1所述的一种监测拉索腐蚀及索力的装置，其特征在于，所述装置与拉索的锚固段或自由段连接。
7.根据权利要求1所述的一种监测拉索腐蚀及索力的装置，其特征在于，所述索力监测传感器与腐蚀监测传感器的穿心式结构为同轴结构。
技术领域
本实用新型涉及一种监测装置，尤其涉及一种监测拉索腐蚀及索力的装置。
背景技术
现有用于拉索内部腐蚀监测的监测手段是使用设备在拉索外部探测腐蚀情况，或在钢丝拉索单根钢丝上集成光纤传感器进行拉索内部腐蚀监测，但光纤传感器由于在安装过程容易损坏，光纤传感器对温度敏感、粘结胶强度长期性能不稳定等均影响传感器长期测试精度。用于拉索索力长期监测应用较广泛是磁通量传感器，而拉索腐蚀情况会影响到索力变化，腐蚀数据对索力数据的分析有极为重要的作用。由于磁通量传感器测量原理基于电磁感应现象，使得拉索腐蚀传感器和索力监测传感器的测量方法相互独立，两种传感器的安装方式、安装位置、不同测量原理受影响因素不同的差异，不利于监测系统集成和数据分析。
现有技术中，用于索力监测和腐蚀监测的磁通量传感系统主要分为两种：1、分别采用两套磁通量传感系统，分别位于拉索的两个部位进行监测；2、采用一套传感系统，可以监测索力或腐蚀情况，不能同时监测两个参数。第一种监测系统需采用两套电源、数据传输等配套设施，且在拉索外部需要多次开孔，影响拉索的密封性；第二种监测系统只能监测一种参数，未达到真正意义的一体化和集成。
现有技术中，中国专利CN106645387A公开了斜拉索索力与损伤检测用脉冲磁弹与漏磁一体化检测系统，记录脉冲励磁条件下的斜拉索结构的磁响应过程，采用组合式传感器件同步测取表面漏磁场、磁感应强度信号，分别用于损伤检测定位和索力测量。传感器的工作模式分为索力测量模式与损伤检测模式两种。索力测量模式，导轮锁闭，传感器固定在斜拉索某一特定位置，记录脉冲励磁条件下霍尔传感器、感应线圈和温度传感器的信号，利用磁滞回线中的特征参数变化反应索力波动；损伤检测模式，传感器由导轮牵引沿斜拉索扫查，记录脉冲励磁条件下隧道磁阻传感器阵列环的信号，利用信号幅值、相位等参数的变化反映判定缺陷有无。该索力和损伤检测系统采用一套磁通量传感器，只能监测一种参数，不能实现实时监测两种参数(索力和腐蚀)的一体化结构，且该损伤检测的传感器依靠传感器外部的滑轮进行滑动监测，该结构在索力检测的过程中存在误差、检测精度较低，在拉索损伤检测过程中需要的空间较大。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供一种监测拉索腐蚀及索力的装置，旨在解决现有的检测系统只能监测一种参数，不能实现实时监测两种参数(索力和腐蚀)的一体化结构，在索力检测的过程中存在误差、检测精度较低，在拉索损伤检测过程中需要的空间较大等问题。
本实用新型采取以下技术方案实现上述目的：
一种监测拉索腐蚀及索力的装置，包括索力监测传感器、采集拉索电感或电阻参数的腐蚀监测传感器、数据线及电源，所述索力监测传感器与腐蚀监测传感器均为穿心式结构，套设在拉索上，且端部相连；所述索力监测传感器和腐蚀监测传感器通过数据线传输监测数据，及连接电源供电。本方案采用穿心式结构的传感器，套设在拉索的钢绞线或钢丝上，将钢绞线或钢丝作为监测传感器的组成部分，钢绞线或钢丝相当于磁芯，以安装处拉索的振动(加速度)或铁磁构件的磁导率，来测定拉索内力；本方案中的腐蚀监测应用能够采集拉索电感参数或电阻参数的传感器，可采用传感器与拉索固定连接的结构采集数据，该结构在同时监测索力和腐蚀数据时，能够保证较高的监测精度；并且安装好后的索力监测传感器和腐蚀监测传感器为一个独立单元，同步供电和数据采集，使用一个监测设备，能够同时具备腐蚀、索力监测的功能。
进一步技术方案为，索力监测传感器设有与其电路相连的插头或插座；腐蚀监测传感器设有与其电路相连的插座或插头；其中，插头和插座相连接。本方案采用相互配合的插头和插座即实现了两个传感器的结构一体化、又实现了两个传感器的供电和数据信号的传输一体化；其中，插头和插座可采用橡胶材质的外壳，提高两个传感器连接的可靠性。
进一步技术方案为，插头和插座相连处的外环设有卡箍，用于进一步固定两个传感器的连接。
进一步技术方案为，该装置与拉索的锚固段或自由段连接。本方案中一体化的传感器可与锚固段的压紧板连接，也可与拉索自由段的密封板连接。
进一步技术方案为，索力监测传感器为磁通量传感器、加速度传感器中的一种。本方案中的磁通量传感器通过监测钢绞线或钢丝的磁导率确定索力；加速度传感器通过监测钢绞线或钢丝的振动(加速度)确定索力。
进一步技术方案为，索力监测传感器与腐蚀监测传感器的穿心式结构为同轴结构。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型提供的一种监测拉索腐蚀及索力的装置，采用穿心式结构的一体化传感器结构，套设在拉索的钢绞线或钢丝上，将钢绞线或钢丝作为监测传感器的组成部分，安装好后的索力监测传感器和腐蚀监测传感器为一个独立单元，同步供电和数据采集，使用一个监测设备，能够同时具备腐蚀、索力监测的功能，且不需破坏拉索结构。
2、本实用新型提供的一种监测拉索腐蚀及索力的装置，腐蚀监测应用能够采集拉索电感参数或电阻参数的传感器，可采用监测装置与拉索固定连接的结构采集数据，该结构在同时监测索力和腐蚀数据时，能够保证较高的监测精度。
图1为：本实用新型所述监测拉索腐蚀及索力装置的结构示意图。
图2为：本实用新型所述安装在锚固段的监测拉索腐蚀及索力装置的结构示意图。
图3为：本实用新型所述安装在自由段的监测拉索腐蚀及索力装置的结构示意图。
图4为：本实用新型所述安装在锚固段的带有插头插座连接结构的监测拉索腐蚀及索力装置的结构示意图。
图5为：本实用新型所述安装在自由段的带有插头插座连接结构的监测拉索腐蚀及索力装置的结构示意图。
图6为：本实用新型所述的卡箍结构示意图。
图中：
具体实施方式
如图1至图2所示，本实施方式提供一种监测拉索腐蚀及索力的装置，该装置包括索力监测传感器1、腐蚀监测传感器2，索力监测传感器1与腐蚀监测传感器2为沿拉索轴向排列的一体结构，且均为穿心式结构；其中，索力监测传感器1为磁通量传感器，腐蚀监测传感器2为能够采集拉索电感参数或电阻参数的传感器；拉索为钢绞线拉索；该监测装置套设在钢绞线10外环，将钢绞线10作为监测传感器的组成部分，钢绞线10相当于磁芯，通过监测装置安装处钢绞线10的磁导率，并建立磁导率变化值与索力值的对应关系，得到相应的索力值；本方案中的腐蚀监测应用能够采集拉索电感参数的传感器，将钢绞线10作为铁芯，通过测量线圈电感变化情况，反映拉索腐蚀情况；
本实施方式中的钢绞线拉索包括锚固段4和自由段5，锚固段4包括位于分丝板上的压紧板42；该腐蚀监测传感器2的一端通过连接段21与压紧板42连接，具体为螺纹连接，另一端与索力监测传感器1固定连接，安装好后的索力监测传感器1和腐蚀监测传感器2为一个独立单元，同步供电和数据采集，其数据线3贯穿锚固段的锚孔和锚头保护罩41并与外部的测量设备连接，并通过外部电源对传感器进行供电。所有信号由数据线3引出。数据线3包括腐蚀及索力传感器的供电信号(根据索力传感器类型不同，供电信号两类传感器可以共用一组供电信号，也可以不共用)、索力测量信号、腐蚀测量信号、温度测量信号。测量设备内集成索力数据采集模块、腐蚀数据采集模块、主控机。由主控机与采集模块通讯，进行不同信号测量，测量设备使用常规24V直流(但不限于24V)或220V交流电源供电。
其中，采集拉索电感参数的传感器的测量原理为：L＝N
2μS/l，其中，L为传感器的线圈电感，N为线圈匝数，l为磁路长度，S为磁路横截面积；通过确定上述公式的参数，试件腐蚀后，测量出线圈的电感值变化△L，得到磁路截面积变化值△S从而确定试件的腐蚀横截面积△A。钢绞线拉索结构为现有技术中常见结构，故只描述了与本实施方式中监测装置相关的结构，具体结构在此不赘述。
上述实施方式示例性的示出了采用钢绞线10电感参数的腐蚀监测传感器2的方案，根据其他实施方式或实际应用，上述实施方式中腐蚀监测传感器2还可以采用监测钢绞线10电阻参数的传感器，通过电阻参数确定拉索腐蚀的原理为：R＝ρL/A，其中：R代表电阻值，ρ代表该材料固有的电阻率，L代表该区段的长度，A代表该区段的横截面积，测量电阻的大小就能确定金属的损耗程度，因此，测试件电阻值R，与试件标准电阻比较得电阻变化值△R，代入上述公式，从而得出试件腐蚀横截面积△A。
上述实施方式示例性的示出了索力监测传感器1采用磁通量传感器的方案，根据其他实施方式或实际应用，上述实施方式中的索力监测传感器1还可以采用加速度传感器，穿心式加速度传感器套设在钢绞线10外环，以安装处钢绞线10的振动(加速度)来测定拉索索力。
上述实施方式示例性的示出了采用腐蚀监测传感器2与拉索的具体连接位置，根据其他实施方式或实际应用，如图3所示，上述实施方式中的腐蚀监测传感器2还可以与拉索自由段5内部的密封板6连接，连接方式可以采用螺纹、榫卯、螺钉、焊接、胶粘等方式，其数据线3可以通过贯穿自由段5的预埋管与外部的计算机连接。
上述实施方式示例性的示出了监测装置应用于钢绞线拉索结构，根据其他实施方式或实际应用，上述实施方式中的监测装置还可以用于钢丝拉索结构，其结构与监测原理相同。
上述实施方式示例性的示出了通过腐蚀监测传感器2与拉索连接(即连接段21位于腐蚀监测传感器2的一端)，根据其他实施方式或实际应用，上述实施方式中的还可以通过索力监测传感器1与拉索连接，具体连接关系为，索力监测传感器1通过其一端的连接段21与压紧板42连接，另一端与腐蚀监测传感器2固定连接，安装好后的索力监测传感器1和腐蚀监测传感器2为一个独立单元，同步供电和数据采集，所有信号由数据线3引出。数据线3包括腐蚀及索力传感器的供电信号(根据索力传感器类型不同，供电信号两类传感器可以共用一组供电信号，也可以不共用)、索力测量信号、腐蚀测量信号、温度测量信号。
其数据线3贯穿锚固段的锚孔和锚头保护罩41并与外部的测量设备连接；同理也可以与自由段5内部的密封板6连接，其数据线3贯穿自由段5的预埋管与外部的测量设备连接。
上述实施方式示例性的示出了索力监测传感器1与腐蚀监测传感器2的连接关系，根据其他实施方式或实际应用，还可以用插头和插座、卡扣等连接关系替代，如图4至图5所示，其中，索力监测传感器1与腐蚀监测传感器2相邻的一端设有插座12，腐蚀监测传感器2与索力监测传感器1相邻的一端设有与插座12相配合的插头22；其中，插座12与索力监测传感器1内部电路相连，插头22与腐蚀监测传感器2内部电路相连，通过相配合的插座12和插头22实现两个传感器的连接。上述插座12和插头22的位置可以互换(插座12位于腐蚀监测传感器2的一端、插头2位于索力监测传感器1的一端)。
另一实施方式，在上述实施方式的基础上，该监测装置还包括温度传感器，该实施方式将三种参数的监测传感器集成，且不破坏拉索的钢绞线结构。并且在通过电阻值监测拉索腐蚀的方案中，电阻值与温度相关，可计算出当前温度下的电阻值与标定电阻值之间的关系。
另一实施方式，在上述实施方式的基础上，索力监测传感器1与腐蚀监测传感器2的穿心式结构为同轴结构，该结构能够提高参数的监测精度。
本实用新型提供的一种监测拉索腐蚀及索力的装置，采用穿心式结构的一体化传感器结构，套设在拉索的钢绞线10或钢丝上，将钢绞线10或钢丝作为监测装置的组成部分，安装好后的索力监测传感器1和腐蚀监测传感器2为一个独立单元，同步供电和数据采集，使用一个监测设备，能够同时具备腐蚀、索力监测的功能，且不需破坏拉索结构；腐蚀监测应用能够采集拉索电感参数或电阻参数的传感器，可采用监测装置与拉索固定连接的结构采集数据，该结构在同时监测索力和腐蚀数据时，能够保证较高的监测精度。
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