[实用新型]基于电磁感应的索力测量装置

说明书

技术领域

本实用新型基于电磁感应的索力测量装置属于桥梁工程测量技术领域。

背景技术

拉索是斜拉桥、悬索桥的重要承重构件，在桥梁的设计施工中，需要调整拉索的索力，使桥梁处于最佳受力状态；同时在桥梁投入使用后，在后期对桥梁的维护过程中，也需要及时调整索力，使之符合设计要求，所以对桥梁拉索的索力进行精确测量，对桥梁施工以及后期运营维护起着非常重要的作用。

在现有对桥梁索力的测量方法中，压力表法与压力传感器标定法仅适用于桥梁施工阶段对拉索索力的测量，其中压力表法需对压力表盘进行人工读数，测量误差大；传感器标定法需将传感器预埋如锚定区，且承重范围大的压力传感器价格昂贵。频率法以获取拉索振动频率为手段，利用频率与索力力学方程可间接求取拉索的索力。频率法目前多采用加速度传感器拾取拉索的振动频率，但存在着传感器成本高，数据采集设备复杂，以及受桥面振动对拉索的振动附加效应影响，导致测量精度降低。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了基于电磁感应的索力测量装置，该装置可用于施工及运营阶段的索力测量，测量精度高，设备成本低。

本实用新型的目的是这样实现的：

基于电磁感应的索力测量装置，包括磁栅、屏蔽壳、线圈支架、工作线圈、引线、线圈骨架、导轨盘和固定支架；所述的磁栅由沿圆周粘贴在拉索外表面的磁栅基体和均匀覆盖在磁栅基体表面的磁性覆膜组成；

所述的线圈骨架由多片合金片叠加组成，合金片为相邻两个内角为直角的五边形框架，内角为锐角所在的中垂线与屏蔽壳开口中点在同一水平面内，线圈骨架在屏蔽壳内由两个线圈支架固定，两个工作线圈缠绕在线圈骨架相对的直角边上；

所述的工作线圈串联连接，另两极通过引线穿过屏蔽壳与测量转换电路连接，屏蔽壳通过导轨盘连接固定支架，并由固定支架固定在地面；

所述的导轨盘由底盘、牵拉弹簧和滑块组成，底盘上平行设置两条T型导轨，导轨一端开口，另一端闭合，在导轨的闭合端由牵拉弹簧连接底盘与滑块，滑块顶部为方形平面，并垂直平面方向对称设置四个螺纹孔，滑块能够在导轨上自由滑动。

上述的基于电磁感应的索力测量装置，屏蔽壳紧贴磁栅时，线圈骨架与磁栅之间留有 0.2mm的间隙。

上述的基于电磁感应的索力测量装置，在屏蔽壳内，工作线圈的位置在线圈支架与屏蔽壳形成的腔室内，腔室内充有胶体。

上述的基于电磁感应的索力测量装置，所述的转换测量电路包括与引线连接的放大电路、与放大电路连接的滤波整形电路以及单片机。

上述的基于电磁感应的索力测量装置，引线输出连接至放大器的正向输入端和反向输入端，电阻R2分别连接至放大器的反向输入端和输出端构成反向放大，正向输入端经电阻R1 接地，输出端连接至滤波整形电路；

所述的滤波整形电路由放大电路的输出通过电阻R3连接至放大器的反向输入端，放大器的反向输入端通过电容C1接地，放大器的正向输入端通过电阻R4接地，通过串联的电阻 R5、R6连接至输出端构成滞回比较器，输出端通过电阻R6连接单片机。

有益效果：本实用新型基于电磁感应的索力测量装置，该装置利用电磁感应原理，当拉索振动时，粘贴在拉索上的磁栅会相对工作线圈进行运动，此时磁栅内记录的磁信号转化为电信号。当拉索相对工作线圈持续振动，工作线圈就会持续输出感应电动势，并通过转换测量电路进行放大、滤波、整形后，送入单片机进行信号处理，得到拉索的振动频率。传感单元设计简单，价格低廉，且测量精度高，测量设备简单方便，适用于施工及运营阶段的索力测量。

附图说明

图1是本实用新型基于电磁感应的索力测量装置的结构示意图。

图2是本实用新型导轨盘的结构示意图。

图3是本实用新型放大电路的电路图。

图4是本实用新型滤波整形电路的电路图。

图中：1磁栅、2屏蔽壳、3线圈支架、4工作线圈、5引线、6线圈骨架、7导轨盘、71 底盘、72牵拉弹簧、73滑块、8固定支架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式作进一步详细描述。

具体实施例一

本实施例的基于电磁感应的索力测量装置，结构示意图如图1所示，导轨盘7的结构示意图如图2所示，包括磁栅1、屏蔽壳2、线圈支架3、工作线圈4、引线5、线圈骨架6、导轨盘7和固定支架8；所述的磁栅1由沿圆周粘贴在拉索外表面的磁栅基体和均匀覆盖在磁栅基体表面的磁性覆膜组成；