[发明专利]一种基于自感式原理的单级线圈索力传感器及其测试方法

权利要求书

1.一种基于自感式原理的单级线圈索力传感器，其特征在于，该单级线圈索力传感器将传统磁通量索力传感器中的激励线圈和感应线圈一体化，该单级线圈索力传感器的测力系统包括激励电路、单级线圈索力传感器、前置放大电路、带通滤波器、有效值电路和数模转换器，上述各模块部件依次连接；将单级线圈索力传感器缠绕到与待测钢缆索试件尺寸相匹配的线圈骨架上，线圈骨架套入待测钢缆索试件中，通过泡沫剂填充；将由线圈骨架支撑的单级线圈索力传感器置于加载系统中，加载系统包括加载装置、加载固定件和试件夹持头，其中试件夹持头和加载固定件利用螺栓连接；

与待测钢缆索尺寸相匹配的线圈骨架内径大于1mm；

将单级线圈等间隔缠绕在线圈骨架的凹槽内；

一种基于自感式原理的单级线圈索力传感器的测力方法,步骤如下：

(1)单级线圈索力传感器两端信号经过放大、滤波、有效值和数模转换电路进行分析处理，得到的直流电压信号变化量和单级线圈索力传感器两端的电压幅值变化量|ΔU_L|成线性关系；

(2)由公式(8)可知，单级线圈索力传感器两端电压幅值变化量|ΔU_L|和自感量变化量|ΔL|成线性关系；

(3)根据自感线圈在交流信号作用下产生感应电动势以及欧姆定律得到：由公式(4)(5)(6)μ′＞＞μ″可知，自感量变化量|ΔL|和待测试件磁导率变化量|Δμ|成线性关系；

(4)由焦耳效应可知，在钢缆索的弹性范围内磁导率变化量|Δμ|和索力F成线性关系；

(5)建立之间的线性关系，最终利用直流电压信号变化量测量索力F。