本發(fā)明屬于橋梁纜索檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種在役纜索索力檢測裝置及方法。

背景技術(shù)：

纜索作為斜拉橋、懸索橋、拱橋等橋梁的關(guān)鍵構(gòu)件之一，如何準(zhǔn)確獲取其承載狀況對保障橋梁安全運(yùn)營具有重要作用。振頻法作為一種索力測量方法，已廣泛應(yīng)用于橋梁索力測量之中，然而，受邊界條件影響，振頻法在測量短吊桿中存在精度低的不足。磁測法則不受邊界條件的影響，在短吊桿中具有顯著優(yōu)勢，如專利申請?zhí)?01410384380.3當(dāng)中公開了一種鐵磁性細(xì)長構(gòu)件索力檢測方法與裝置，其特征在于用于磁場測量的霍爾元件采用等間距布置，該裝置可準(zhǔn)確測量表面光滑構(gòu)件的磁感應(yīng)強(qiáng)度，但由于纜索表面具有凹凸不平的捻制股波，當(dāng)纜索被磁化時，在其表面將形成與股波變化相對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值，該變化可由圖1看出。若采用上述裝置進(jìn)行測量，則易受鋼絲之間漏磁場的影響，而無法準(zhǔn)確推算出纜索中鋼絲表面磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而導(dǎo)致測量結(jié)果的不準(zhǔn)確。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種在役纜索索力檢測裝置及方法，可快速而有效的測得纜索股峰處的磁感應(yīng)強(qiáng)度值，進(jìn)而可推算得到纜索的表面磁感應(yīng)強(qiáng)度值，從而提高磁測法的測量精度。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種在役纜索索力檢測裝置，其特征在于，包括磁化單元、運(yùn)動調(diào)節(jié)單元和傳感器檢測單元，其中，

所述磁化單元包括磁化器殼體和設(shè)置在所述磁化器殼體內(nèi)的磁化器，以用于將纜索磁化；

所述運(yùn)動調(diào)節(jié)單元包括直線導(dǎo)軌、滑塊和微動調(diào)節(jié)裝置，所述直線導(dǎo)軌固定安裝在所述磁化器殼體的外側(cè)，所述滑塊滑動安裝在所述直線導(dǎo)軌上，所述微動調(diào)節(jié)裝置包括螺紋連接在所述磁化器殼體上的調(diào)整螺栓；

所述傳感器檢測單元包括傳感器外殼及多個磁傳感器，所述傳感器外殼固定安裝在所述滑塊上，每個所述磁傳感器分別伸入所述傳感器外殼內(nèi)，以用于與纜索接觸并獲得纜索上的磁感應(yīng)強(qiáng)度；

所述調(diào)整螺栓用于推動所述傳感器外殼沿所述直線導(dǎo)軌移動。

優(yōu)選地，相鄰兩磁傳感器的距離為纜索股間隙的整數(shù)倍。

優(yōu)選地，所述傳感器殼體與每個所述磁傳感器之間分別設(shè)置有壓縮彈簧，以用于使所述磁傳感器壓緊在纜索上。

優(yōu)選地，所述直線導(dǎo)軌遠(yuǎn)離所述磁化器殼體的一端固定安裝有尾架，所述傳感器外殼位于所述尾架和所述磁化器殼體之間，所述傳感器外殼與所述尾架之間設(shè)置有頂緊彈簧，以用于在調(diào)整螺栓推動所述傳感器外殼移動時頂緊傳感器外殼，并使傳感器外殼與調(diào)整螺栓緊密接觸。

優(yōu)選地，所述傳感器外殼相對的兩個側(cè)壁上分別安裝有限位銷，所述限位銷伸入所述傳感器外殼內(nèi)，所述傳感器在對應(yīng)于所述限位銷的位置設(shè)置有凹槽，所述限位銷伸入所述傳感器的凹槽內(nèi)，以用于承接磁傳感器及保證所述磁傳感器能上下移動調(diào)整位置，并且防止所述磁傳感器從所述傳感器外殼中脫落。

優(yōu)選地，所述磁傳感器等間距排列成一條直線。

優(yōu)選地，所述磁化單元對稱設(shè)置有兩個，并且這兩個磁化單元通過鉸鏈和搭扣連接在一起，以用于夾緊纜索及對纜索進(jìn)行磁化。

優(yōu)選地，所述傳感器檢測單元對稱設(shè)置有兩個，并且這兩個磁化單元通過鉸鏈和搭扣連接在一起，以用于夾緊纜索及對纜索進(jìn)行檢測。

按照本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種利用所述檢測裝置進(jìn)行在役纜索索力檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)采用加力機(jī)構(gòu)對待檢測的纜索施加索力，按照從首到尾的順序?qū)Υ艂鞲衅鬟M(jìn)行編號，獲取n個磁傳感器在當(dāng)前位置時的一組初始磁感應(yīng)強(qiáng)度值B₀＝[b_1,0,b_2,0……b_j,0……b_n,0]，其中b_j,0為第j個磁傳感器在當(dāng)前位置測量的磁感應(yīng)強(qiáng)度值，并且1≤j≤n，n為大于1的整數(shù)；

2)設(shè)置調(diào)節(jié)步長為p，傳感器檢測單元的移動距離為L，則每個磁傳感器測量的點的數(shù)量m＝L/p，并設(shè)置計數(shù)器i＝1；

3)本步驟包括以下步驟：

3.1)擰動調(diào)整螺栓，以讓調(diào)整螺栓推動傳感器檢測單元移動距離p，獲取n個磁傳感器在當(dāng)前位置時的一組磁感應(yīng)強(qiáng)度值B_i＝[b_1,i,b_2,i,b_3,i……b_j,i……b_n,i]，其中b_j,i為第j個磁傳感器在當(dāng)前位置測量的磁感應(yīng)強(qiáng)度值；

3.2)判斷i≥m是否成立，若是，則進(jìn)入步驟4)，若否，則設(shè)置i＝i+1，并返回到步驟3.1)；

4)對每一個磁傳感器所測得的一組磁感應(yīng)強(qiáng)度值進(jìn)行排序，取最大值作為該磁傳感器測得的磁感應(yīng)強(qiáng)度最優(yōu)值，由此得到每個磁傳感器的磁感應(yīng)強(qiáng)度最優(yōu)值，從而獲得出纜索表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度值，進(jìn)而獲得纜索的索力值。

優(yōu)選地，步驟2)中調(diào)節(jié)螺栓推動傳感器檢測單元移動的距離μ＜L＜2μ，其中μ為纜索股間隙。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

本發(fā)明在進(jìn)行在役纜索索力檢測時，由于傳感器檢測單元可沿纜索軸向移動，從而使得每個傳感單元在保持間距不變的條件下，測量出一組磁感應(yīng)強(qiáng)度值，由此可以得到一組股峰處的磁感應(yīng)強(qiáng)度值，進(jìn)而可通過計算得到纜索中鋼絲表面磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而提高磁性法測索力的精度。

附圖說明

圖1為纜索表面徑向漏磁場仿真分布圖；

圖2為纜索表面股峰以及股間隙示意圖；

圖3是本發(fā)明的主視圖；

圖4是本發(fā)明的俯視圖；

圖5是調(diào)節(jié)螺栓安裝在磁化單元與傳感器檢測單元之間的示意圖；

圖6是本發(fā)明中磁化單元縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明中傳感器檢測單元縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明中磁化單元左視示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

參照圖1～圖8，一種在役纜索索力檢測裝置，包括磁化單元、運(yùn)動調(diào)節(jié)單元和傳感器檢測單元，其中，

所述磁化單元包括磁化器殼體和設(shè)置在所述磁化器殼體內(nèi)的磁化器，以用于將纜索17磁化；

所述運(yùn)動調(diào)節(jié)單元包括直線導(dǎo)軌3、滑塊4和微動調(diào)節(jié)裝置，所述直線導(dǎo)軌3固定安裝在所述磁化器殼體的外側(cè)，所述滑塊4滑動安裝在所述直線導(dǎo)軌3上，所述微動調(diào)節(jié)裝置包括螺紋連接在所述磁化器殼體上的調(diào)整螺栓10；

所述傳感器檢測單元包括傳感器外殼7及多個磁傳感器6，所述傳感器外殼7固定安裝在所述滑塊4上，每個所述磁傳感器6分別伸入所述傳感器外殼7內(nèi)，以用于與纜索17接觸并獲得纜索17上的磁感應(yīng)強(qiáng)度；；

所述調(diào)整螺栓10用于推動所述傳感器外殼7沿所述直線導(dǎo)軌3移動。

進(jìn)一步，相鄰兩磁傳感器6的距離為纜索17的股間隙的整數(shù)倍。

進(jìn)一步，所述傳感器殼體與每個所述磁傳感器6之間分別設(shè)置有壓縮彈簧23，以用于使所述磁傳感器6壓緊在纜索17上。

進(jìn)一步，所述直線導(dǎo)軌3遠(yuǎn)離所述磁化器殼體的一端固定安裝有尾架9，所述傳感器外殼7位于所述尾架9和所述磁化器殼體之間，所述傳感器外殼7與所述尾架9之間設(shè)置有頂緊彈簧8，以用于在調(diào)整螺栓10推動所述傳感器外殼7移動時頂緊傳感器外殼7并使傳感器外殼7與調(diào)整螺栓10緊密接觸。

進(jìn)一步，所述傳感器外殼7相對的兩個側(cè)壁上分別安裝有限位銷16，所述限位銷16伸入所述傳感器外殼7內(nèi)，所述傳感器在對應(yīng)于所述限位銷16的位置設(shè)置有凹槽，所述限位銷16伸入所述傳感器的凹槽內(nèi)，以用于承接磁傳感器6及保證所述磁傳感器6能上下移動調(diào)整位置，并且防止所述磁傳感器6從所述傳感器外殼7中脫落。

進(jìn)一步，所述的磁傳感器6等間距排列成一條直線。

進(jìn)一步，所述磁化單元對稱設(shè)置有兩個，并且這兩個磁化單元通過鉸鏈和搭扣24連接在一起，，以用于夾緊纜索17及對纜索17進(jìn)行磁化。

進(jìn)一步，所述傳感器檢測單元對稱設(shè)置有兩個，并且這兩個磁化單元通過鉸鏈和搭扣24連接在一起，，以用于夾緊纜索17及對纜索17進(jìn)行檢測。

所述磁化單元具有磁化器、磁鐵盒14、磁化器外殼1以及U型手柄11，作為優(yōu)選，磁化器由兩個磁鐵13承接一個銜鐵12構(gòu)成，與纜索17形成閉合磁路，利于將纜索17磁化到飽和。銜鐵12通過第一螺釘20與磁鐵盒14固連，將磁鐵13封裝于磁鐵盒14內(nèi)部；U型手柄11通過第二螺釘21安裝在磁化器外殼1上，并且第二螺釘21旋入銜鐵12，使得銜鐵12和磁化器外殼1固連。磁化器外殼1和磁鐵盒14共同形成磁化器殼體，兩者互相配合形成一個封閉的空間，既可增加裝置的美觀性，還可有效防止磁化器的損壞以及外界環(huán)境對磁化器的腐蝕。

本發(fā)明的傳感器檢測單元具有傳感器外殼7和磁傳感器6，傳感器外殼7與探頭通過定位螺釘22進(jìn)行浮動連接，即在磁傳感器6上開有方槽，在傳感器外殼7上開有螺紋孔，使得磁傳感器6可以在定位螺釘22的定位作用下進(jìn)行一定范圍的上下浮動，磁傳感器6上端部通過在四個凹槽內(nèi)放置壓縮彈簧23，使其能夠在傳感器外殼7的壓力作用下緊貼纜索7表面，從而在測量過程中，磁傳感器6始終與纜索7表面保持接觸；

運(yùn)動調(diào)節(jié)單元包括固連于磁化單元的直線導(dǎo)軌3，以及磁化單元與傳感器檢測單元之間的微動裝置，微動裝置采用調(diào)整螺栓10，調(diào)整螺栓10旋入并穿過固定于磁化器外殼1上的第一擋板19，其尾部與固定在傳感器外殼7上的第二擋板18接觸，第二擋板18通過第三螺釘25安裝在傳感器外殼7上，通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺栓10可以推動傳感器外殼7上的第二擋板18；傳感器外殼7通過連接板5與滑塊4連接，從而在第二擋板18受力情況下將帶動傳感器檢測單元通過滑塊4沿著直線導(dǎo)軌3移動。

尾架9部分與磁化器連接為一個整體，使得傳感器單元能夠沿著直線導(dǎo)軌3移動，考慮到本檢測裝置軸向長度較長，在安裝和卸載過程中皆需有一定空間上的提升，因此分別在磁化器和尾架9上設(shè)計有U型手柄11和T型手柄15，以便于安裝和卸載。其中T型手柄15通過螺釘與尾架9部分的外殼上端部固連。

具體的安裝和檢測步驟如下:

1)安裝磁化單元，將磁鐵13和銜鐵12裝入磁鐵盒14，通過第一螺釘20連接磁鐵盒14和銜鐵12，第二螺釘21將U型手柄11、磁化器外殼1固連，并旋入銜鐵12內(nèi)部；同理，可安裝對稱的下半部分磁化單元；

2)安裝傳感器檢測單元，將磁傳感器安裝到探頭上，磁傳感器選用巨磁阻傳感器。將上端部凹槽內(nèi)放有壓縮彈簧23的磁傳感器6安裝到傳感器外殼7內(nèi)部，通過兩側(cè)的定位螺釘22對磁傳感器6進(jìn)行定位，按此方法在傳感器外殼7內(nèi)安裝所需數(shù)目的探頭，傳感器下半部分可同理安裝；

3)本實例中纜索17采用2米的鋼絞線，優(yōu)選的，磁化單元和傳感器檢測單元分別采用上下對稱磁化方式和差分式陣列探頭，將磁化器和傳感器沿纜索17上下對稱布置，并采用合頁22與搭扣24對磁化單元和傳感器檢測單元進(jìn)行連接。

4)安裝運(yùn)動調(diào)節(jié)單元，直線導(dǎo)軌3通過安裝螺栓2分別與磁化器外殼1和尾架9固連，傳感器外殼7通過連接板5與滑塊4連接，傳感器外殼7與連接板5以及滑塊4與連接板5皆通過螺栓固連。第一擋板19和第二擋板18通過螺栓分別與磁化器外殼1和傳感器外殼7固連，由于第一檔板中間開有螺紋孔，調(diào)節(jié)螺釘旋入第一檔板，其尾部與第二擋板18接觸，為了保證調(diào)節(jié)螺釘定位的準(zhǔn)確性，在尾架9與傳感器外殼7之間設(shè)計安裝了的頂緊彈簧8，以保證調(diào)節(jié)螺釘?shù)奈膊渴冀K與第二擋板18緊密接觸。

5)確定以上步驟完成無誤后，采用加力機(jī)構(gòu)對待檢測的纜索施加索力，按照從首到尾的順序?qū)Υ艂鞲衅鬟M(jìn)行編號，獲取n個磁傳感器在當(dāng)前位置時的一組磁感應(yīng)強(qiáng)度值，記為初始磁感應(yīng)強(qiáng)度值B₀＝[b_1,0,b_2,0,b_3,0……b_j,0……b_n,0]，譬如n＝12，則j＝1,2,…,12

6)根據(jù)圖1所示的纜索漏磁場分布圖，取步長為1mm，其與股峰處磁感應(yīng)強(qiáng)度值的最大偏差小于1Gs，可忽略不計，另外由于纜索股間隙μ＝35.6mm，可設(shè)置傳感器檢測單元的移動距離為L＝40mm，則每個磁傳感器測量點的數(shù)量m＝L/p＝40，并設(shè)置計數(shù)器i＝1；

7)本步驟包括以下步驟：

7.1)擰動調(diào)整螺栓，以讓調(diào)整螺栓推動傳感器檢測單元移動距離p，獲取n個磁傳感器在當(dāng)前位置時的一組磁感應(yīng)強(qiáng)度值B_i＝[b_1,i,b_2,i,b_3,i……b_j,i……b_n,i]，其中b_j,i為第j個磁傳感器在當(dāng)前位置測量的磁感應(yīng)強(qiáng)度值；

7.2)判斷i≥m是否成立，若是，則進(jìn)入步驟8)，若否，則設(shè)置i＝i+1，并返回到步驟7.1)；

8)對每一個磁傳感器所測得的一組磁感應(yīng)強(qiáng)度值進(jìn)行排序，取最大值作為該磁傳感器測得的磁感應(yīng)強(qiáng)度最優(yōu)值，由此得到n個磁傳感器的最優(yōu)近表面磁感應(yīng)強(qiáng)度值，從而可推算出纜索17表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度值，進(jìn)而可以根據(jù)專利201410384380.3的方法獲得纜索17的索力值。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。