[发明专利]一种基于磁致伸缩导波短吊杆索力测量装置及方法

权利要求书

1.一种短吊杆索力测量装置，包括激励偏置磁化器(4)、接收偏置磁化器(5)、激励线圈(2)、接收线圈(3)、导波测量仪(8)，其特征在于：

工作中，所述激励线圈(2)和接收线圈(3)同轴套装在待测短吊杆上，所述激励偏置磁化器(4)和接收偏置磁化器(5)结构相同，分别安装在待测短吊杆两端，分别与待测短吊杆形成磁闭合回路，提供饱和的轴向磁场；

所述的导波测量仪(8)包括计算机(9)、脉冲信号发生器(10)、功率放大器(11)、信号预处理器(12)和A/D转换器(13)，具有信号采集、计算、存储和显示功能；计算机(9)控制所述脉冲信号发生器(10)产生正弦周期信号，经功率放大器(11)输出送至激励线圈(2)；接收线圈(3)与信号预处理器(12)、A/D转换器(13)和计算机(9)依次串接，用于将接收的信号放大、A/D转换后送入计算机(9)处理；

测量时，启动导波测量仪(8)，给激励线圈(2)馈电，在待测短吊杆进入稳定振动状态后停止馈电；导波测量仪(8)对接收端信号进行监测，计算机(9)取从停止激励到衰减为0时段的信号进行频谱分析，找出能量最大值对应的频率，查询预先绘制的“索力-纵向固有频率”对应关系曲线，得到短吊杆索力；

所述“索力-纵向固有频率”对应关系曲线是事先对相同规格短吊杆用不同的力进行加载，用轴力计测出索力值，并测出对应纵向固有频率，得到多对“索力-纵向固有频率”对应点，在同样试验条件下经多次试验数据平均和二次拟合而成。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述激励偏置磁化器(4)和接收偏置磁化器(5)均由两块永磁铁和一块衔铁组成，两块永磁铁沿着待测短吊杆轴线方向，吸附于待测短吊杆上，与衔铁和待测短吊杆形成磁闭合回路，以提供轴向磁场，磁场强度以使短吊杆达到饱和磁化状态为标准。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述激励偏置磁化器(4)和接收偏置磁化器(5)的数量以使短吊杆达到饱和磁化状态为准则，绕短吊杆径向均匀分布。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述信号预处理器(12)对所述接收电信号进行放大、降噪。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述激励线圈(2)和接收线圈(3)是螺旋管线圈；所述激励偏置磁化器(4)和接收偏置磁化器(5)是电磁铁。

6.一种短吊杆索力测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)沿待测短吊杆轴线方向，设置与短吊杆轴向平行布置的激励偏置磁化器与接收偏置磁化器；激励偏置磁化器和接收偏置磁化器的数量以使短吊杆达到磁化饱和状态为原则；激励偏置磁化器和接收偏置磁化器的数量为多个时，环绕短吊杆径向均匀分布；

(2)在所述激励偏置磁化器与接收偏置磁化器与短吊杆表面之间，分别同轴套设激励线圈和接收线圈，它们中心截面与短吊杆轴向垂直；

(3)对激励线圈馈入正弦脉冲电流，使短吊杆在激励端偏置磁化器作用下，基于磁致伸缩效应产生振动；在接收线圈中基于逆磁致伸缩效应产生振动感应电信号；

(4)当接收线圈中信号幅度进入稳定状态时，停止对激励线圈的馈电；

(5)在接收线圈收到的信号中，取停止激励到振动信号衰减为0时段的信号进行频谱分析，找出频谱中能量最大值对应的频率，查询预先绘制的“索力-纵向固有频率”对应关系曲线，得到短吊杆索力；所述“索力-纵向固有频率”对应关系曲线，是事先对相同规格短吊杆用不同的力进行加载，用轴力计测出索力值，并测出对应纵向固有频率，得到多对“索力-纵向固有频率”对应点，在同样试验条件下经多次试验数据平均和二次拟合而成。