[发明专利]铁塔应力、振动检测装置

权利要求书

1.铁塔应力、振动检测装置，其特征在于：该装置包括壳体(1)，壳体(1)两侧开孔，钢弦(2)从两侧开孔贯穿壳体(1)后与铁塔固定；

所述壳体(1)内设有上极板(3)、下极板(3’)，上极板(3)、下极板(3’)分别通过第一弹簧(4)、第二弹簧(4’)固定在壳体(1)内部，上极板(3)、下极板(3’)之间设有中间极板(5)，中间极板(5)固定在钢弦(2)上，所述上极板(3)、下极板(3’)、中间极板相互平行，三个极板与检测电路(7)连接，上极板(3)和中间极板(5)组成电容C₁，下极板(3’)和中间极板(5)组成电容C₂；

测量铁塔振动时，铁塔发生振动时会引起钢弦(2)振动，固定在钢弦(2)上的中间极板(5)会随着钢弦(2)一起振动，上极板(3)、下极板(3’)因惯性而保持相对静止状态，上极板(3)和中间极板(5)组成的电容C₁、以及下极板(3’)和中间极板(5)组成的电容C₂随着振动而发生变化；

所述壳体(1)内设有激励线圈(6)，激励线圈(6)靠近钢弦(2)并固定在钢弦(2)正下方，激励线圈(6)与驱动电路(8)连接；

所述检测电路(7)、驱动电路(8)均连接处理器模块(9)；

测量铁塔表面所受应力时，给激励线圈(6)通电，激励线圈(6)驱动钢弦(2)振动，钢弦(2)振动带动中间极板(5)振动，从而引起C₁和C₂的变化，以振动期间第二次出现C₁＝C₂为一个振动周期T,通检测从而求得振动频率f，进而输出钢弦所受应力大小；

通过处理器模块(9)和时钟模块对检测电路(7)测算，即可求得电容C₁和电容C₂的线性关系；检测电路(7)、处理器模块(9)和时钟模块共同测得T，代入式(8)，

即可求得铁塔发生振动时的加速度a，加速度a是衡量铁塔振动状况的指标；

钢弦的有效长度L、钢弦材料密度ρ均为装置自身的已知量，代入式(11)：

即可求得铁塔表面应力大小F。

2.根据权利要求1所述铁塔应力、振动检测装置，其特征在于：所述处理器模块(9)分别连接存储模块、通信模块、时钟模块、电源模块。

3.根据权利要求1所述铁塔应力、振动检测装置，其特征在于：所述钢弦(2)两端分别设有旋钮(10)，通过旋钮(10)能够调节钢弦(2)松紧程度。

4.采用如所述权利要求1～3任意一项检测装置的铁塔应力、振动检测方法，其特征在于：

工作模式一：

当测量铁塔振动时，处理器模块(9)触发检测电路(7)，检测电路(7)测量检测装置的电容变化量，时钟模块记录电容极板振动周期，通过差动电容的加速度力学等效模型，求解出铁塔振动加速度，即可反映铁塔振动情况；

工作模式二：

当测量铁塔表面应力时，处理器模块(9)触发检测电路(7)的同时对驱动电路(8)施加触发脉冲，驱动电路(6)通过激励线圈(6)驱动电容极板振动，通过检测电路(7)和时钟模块记录电容极板振动周期，由频率和铁塔表面应力物理模型，即可求得铁塔表面应力大小。