[发明专利]基于逆磁致伸缩的混凝土桥梁钢筋张力测量方法

权利要求书

1.基于逆磁致伸缩效应的混凝土桥梁钢筋张力测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在被检测钢筋上由里到外分别设置有感应线圈和激励线圈，所述感应线圈和激励线圈同轴绕制且两者之间用绝缘材料隔离；

2)预设激励电压的参数，并根据预设的激励电压参数，在激励线圈上施加激励电压，测定感应线圈上因激励电压而产生的感应电压的各项参数；

所述激励电压参数包括激励电压峰值V_s和峰值持续时间t；

测得的感应电压参数包括：感应电压幅值，感应电压上升沿的延迟时间Δt₁，感应电压下降沿延迟时间Δt₂，上升沿结束时和下降沿开始时之间的时间段内感应电压的变化值ΔV，感应电压的感应积分电压；

3)根据步骤2)中测定的任何一组参数，区别张力为缓慢变化和交流变化两种情况，分别采用不同的步骤进行计算；

a.当张力为缓慢变化时，根据下式计算钢筋承载的张力σ(t)：

Vint(t)=∫t0tVinddt=N1Scqσ(t)+N1ScH(t)[μσ(t)-μσ(t0)]]]>

其中：为感应线圈的感应电压V_ind(t)对时间从t₀到t积分；

V_int(t)为感应积分电压；

N₁为感应线圈匝数；

S_c为钢筋横截面面积；

q为磁致伸缩应变系数；

H(t)为激励磁场强度；

μ_σ(t)为钢筋的材料磁导率；

μ_σ(t₀)为t₀时刻，张力为σ(t₀)时的材料磁导率，可假定σ(t₀)＝0；

式中，μ_σ(t₀)的计算方法为：

μσ(t0)=1+A0Sc(Δφ1Δφ2-1)]]>

式中：Δφ₁＝∫V_ind(t)dt，Δφ₂＝∫V_ind(t)dt，

其中：V_ind(t)为感应线圈的感应电压；

A₀为感应线圈的横截面面积；

S_c为钢筋横截面面积；

Δφ₁为经过时间段Δt₁后感应线圈的磁通量变化；

Δφ₂为当感应线圈中没有钢筋材料，其他条件均不变，经过时间段Δt₂后感应线圈(2)的磁通量变化；

b.当钢筋承载的张力交流变化时，通过感应线圈的感应电压求得钢筋承载的张力，包括：根据下式计算钢筋承载的张力σ(t)：

σ(t)＝σ_msin(2πf_σt)

V_ind(t)＝N₁S_cqσ_mcos(2πf_σt)×2πf_σ

其中：V_ind(t)为感应线圈的感应电压；

σ_m为张力的振幅；

f_σ为张力的频率；

N₁为感应线圈匝数；

S_c为钢筋横截面面积；

q为磁致伸缩应变系数；

t为时间，单位：秒。

2.根据权利要求1所述的基于逆磁致伸缩效应的张力测量方法，其特征在于：在步骤1)中，所述感应线圈与激励线圈的安装过程如下；

先根据待测钢筋的型号和截面积，确定钢筋张力传感器的激励线圈匝数和感应线圈匝数.在待测钢筋上缠绕一匝数确定的感应线圈，感应线圈外缠绕绝缘层，绝缘层外缠绕一匝数确定的激励线圈，感应线圈和激励线圈构成测量线圈组，最后利用筒状轭铁将测量线圈组包裹，筒状轭铁两端收口处直径与待测钢筋直径紧密配合。