CN109813483A - 一种开环可调式索力测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种开环可调式索力测量装置及其测量方法，包括探测器和控制器，还包括第一半环线圈、第二半环线圈和开环外壳，所述第一半环线圈与所述第二半环线圈相对接，且所述第一半环线圈的两端与所述第二半环线圈的两端重叠设置；所述开环外壳包覆在所述第一半环线圈和所述第二半环线圈的表面，所述探测器嵌设在所述第一半环线圈或所述第二半环线圈内、与所述控制器信号连接。本发明通过设置调整第一半环线圈和第二半环线圈之间对接重叠的范围而适应于不同规格的拉索，并利用柔性的开环外壳对齐进行适应性锁定；此结构不仅能够适用于多种不同规格的拉索，而且还可以定期拆装、更换，有效保证该测量装置的检测结果的准确性和可靠性。

Description

一种开环可调式索力测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及桥梁监测技术领域，尤其涉及桥梁拉索索力测量技术领域。

背景技术

近年来，因桥梁拉索锻炼造成桥梁垮塌的严重事故时有发生。随着电子技术的发展，国内外桥梁索力检测技术日新月异，国内外厂家研发了各类桥梁索力检测***，桥梁索力检测数据的准确性也越来越依赖于这些***的准确性。

目前，国内外已有的桥梁索力检测主要包括千斤顶拉拔测定法、测力环传感器(包括电阻应变测力传感器、振弦式测力传感器、光纤光栅测力传感器、液压传感器)法、振动频率测定法和磁通量测定法。其中，千斤顶拉拔测定法、测力环传感器法的检测结构均为不可拆卸结构，只能随桥梁拉索的安装而安装，无法进行定期校正，即无法保证其后期使用过程中的测试精度。针对频率测定法中采用的索力动测仪不适用于短索检测，具有明显的使用局限性。

现有的磁通量索力检测仪为了保证检测精度和检测结果的准确度，多为闭环式结构，而由于其工作原理的局限，需要在桥梁拉索安装使用前安装在拉索上，且安装后无法拆卸，从而无法进行定期校正，即无法保证其检测结果的长期稳定和准确。少部分的磁通量索力检测仪为开环式结构，但是现有的开环式磁通量传感器索力检测***的测量精度与其他检测设备相差近十倍，无法保证检测精度。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的开环可调式索力测量装置及其测量方法。具体地，本发明提供能够定期拆装校正、且可以适用于不同规格的拉索索力监测的开环可调式索力测量装置及其测量方法。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种开环可调式索力测量装置，包括探测器和控制器，所述开环可调式索力测量装置还包括第一半环线圈、第二半环线圈和开环外壳，其中，所述第一半环线圈与所述第二半环线圈相对接，且所述第一半环线圈的两端与所述第二半环线圈的两端重叠设置；所述开环外壳包覆在所述第一半环线圈和所述第二半环线圈的表面，所述探测器嵌设在所述第一半环线圈或所述第二半环线圈内、与所述控制器信号连接；

所述第一半环线圈的内圈的圆心角小于所述第一半环线圈的外圈的圆心角，所述第二半环线圈的内圈的圆心角大于所述第二半环线圈的外圈的圆心角。

其中，所述开环可调式索力测量装置还包括若干限位模块，用于对所述第一半环线圈和所述第二半环线圈进行轴向限位；若干所述限位模块间隔设置在所述开环外壳上。

其中，所述限位模块为U型结构，所述限位模块的宽度等于所述第一半环线圈的高度。

其中，所述限位模块为弧形结构，且所述限位模块的横截面为工字型结构；所述限位模块设置在所述第一半环线圈或所述第二半环线圈与所述开环外壳之间。

其中，所述限位模块的内环设置有第一凹槽，所述限位模块的外环设置有第二凹槽，所述第一凹槽的深度小于所述第一半环线圈或所述第二半环线圈的厚度，所述第一凹槽的宽度等于所述第一半环线圈或所述第二半环线圈的高度；所述第二凹槽的宽度大于或等于所述开环外壳的宽度。

其中，所述开环外壳的主体为柔性材质，且所述开环外壳的主体两端设置有固定部。

其中，所述开环外壳还包括固定块，所述固定块为刚性材质，设置在所述固定部。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种开环可调式索力测量装置的测量方法，所述测量方法包括：在目标拉索的相对侧分别将第一半环线圈和第二半环线圈进行对接，利用开环外壳将所述第一半环线圈和所述第二半环线圈包覆后，将所述开环外壳的开口处紧固安装；

开启并调试嵌设在所述第一半环线圈或所述第二半环线圈内的探测器；

开启控制器，接收所述探测器的探测信号，并对所述探测信号进行处理；

其中，所述第一半环线圈的内圈的圆心角小于所述第一半环线圈的外圈的圆心角，所述第二半环线圈的内圈的圆心角大于所述第二半环线圈的外圈的圆心角。

其中，在将所述第一半环线圈和所述第二半环线圈对接之后，还包括：

将若干限位模块均匀卡设在所述第一半环线圈和所述半环第二线圈的外圈，对所述第一半环线圈和所述第二半环线圈进行轴向限位。

其中，所述限位模块为弧形结构，其纵截面为工字型结构。

本发明的开环可调式索力测量装置及其测量方法通过设置调整第一半环线圈和第二半环线圈之间对接重叠的范围而适应于不同规格的拉索，并利用柔性的开环外壳对齐进行适应性锁定；此结构不仅能够适用于多种不同规格的拉索，而且还可以定期拆装、更换，有效保证该测量装置的检测结果的准确性和可靠性。

参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本发明的其他特性特征和优点将变得清晰。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示例性地示出了本发明的开环可调式索力测量装置的一种俯视结构示意图；

图2示例性地示出了图1中开环可调式索力测量装置的剖视图；

图3示例性地示出了限位模块的纵截面结构示意图；

图4示例性地示出了本发明的开环可调式索力测量装置的另一种俯视结构示意图；

图5示例性地示出了本发明的开环可调式索力测量装置的测量方法的流程图；

图6示例性地示出了本发明的测量方法的具体实施流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明设计了一种相互对接的开环可调式索力测量装置，其第一半环线圈和第二半环线圈安装后部分区域重叠，通过调整第一半环线圈和第二半环线圈之间重叠区域的大小，可以令同一组半环线圈适用于不同直径规格的拉索，通过柔性开环外壳对两个半环线圈进行锁紧固定，确保其测量结果的准确性和可靠性。另外，这种对接的半环、开环式结构，不仅可以适用于多种不同规格的拉索，适用性广泛，而且可以定期拆卸、校验、更换，进一步保证其监测结果的可靠性。

下面结合附图，对根据本发明所提供的开环可调式索力测量装置及其测量方法进行详细描述。

图1示出了本发明的开环可调式索力测量装置的一种实施例的俯视结构示意图，图2示出了该测量装置的剖视图，结合图1和图2所示，该开环可调式索力测量装置包括探测器4和控制器5，还包括第一半环线圈1、第二半环线圈2和开环外壳3。其中，第一半环线圈1和第二半环线圈2的高度及其主体部分的材料厚度均相同，第一半环线圈1与第二半环线圈2相对接，且第一半环线圈1的两端与第二半环线圈2的两端重叠设置，可以根据所要测试的拉索10的直径而适应性调整第一半环线圈1和第二半环线圈2之间重叠的区域大小，进而满足不同规格的拉索10的安装和检测需求。开环外壳3包覆在第一半环线圈1和第二半环线圈2的表面，将第一半环线圈1和第二半环线圈2进行覆盖、固定，通过将开环外壳3的开口处进行紧固锁定，确保第一半环线圈1和第二半环线圈2对接牢固、且在拉索10上的位置固定。

具体地，探测器4嵌设在第一半环线圈1或第二半环线圈2内、与控制器5信号连接；在该测量装置安装后，探测器4用于实时获取检测数据，并将检测数据发送至控制器5中进行存储及处理。

需要指出的是，为了满足于不同规格的拉索的索力测量，在本发明的测量装置中，第一半环线圈1的内圈的圆心角小于第一半环线圈1的外圈的圆心角，第二半环线圈2的内圈的圆心角大于第二半环线圈2的外圈的圆心角，即第一半环线圈1和第二半环线圈2的端部的厚度逐渐向内圈或外圈变薄，以确保第一半环线圈1和第二半环线圈2的端部在安装时不会因为重叠而导致测量结果不准。具体地，此渐变结构可以是通过平面结构实现(如图1所示)，也可以是弧形曲面结构。

在安装使用时，通过第一半环线圈1和第二半环线圈2之间重叠区域的大小来调整两个半环线圈对接后的内圈的大小，从而适用于不同直径规格的拉索10的测量需求。对于直径偏小的拉索10，只需将第一半环线圈1和第二半环线圈2的端部多重叠一部分；而对于直径偏大的拉索10，第一半环线圈1和第二半环线圈2之间重叠的部分相应减小。

另外，本发明的开环可调式索力测量装置还包括若干限位模块6，用于对第一半环线圈1和第二半环线圈2进行轴向限位，防止在使用过程中第一半环线圈1和第二半环线圈2之间发生轴向错位而影响测量结果的准确性。同时，若干限位模块6间隔设置在开环外壳3上，对开环外壳3与两个半环线圈之间也进行轴向限位，以防发生滑脱而影响安装牢固性，进而影响其使用性能和测量结果的可靠性。

在一个典型的实施例中，限位模块6可以为U型结构，限位模块6的宽度等于第一半环线圈1的高度，也即等于第二半环线圈2的高度。在安装时，第一半环线圈1和/或第二半环线圈2均卡设在限位模块6的U型开口内。

图3示出了一种具体实施例中的限位模块6的纵截面结构示意图，综合参照图1和图3所示，在本实施例中，限位模块6为弧形结构，并且限位模块6的横截面为工字型结构；限位模块6设置在第一半环线圈1或第二半环线圈2与开环外壳3之间。

具体地，限位模块6的内环设置有第一凹槽61，限位模块6的外环设置有第二凹槽62，在安装状态下，第一半环线圈1和第二半环线圈2卡设在第一凹槽61内，开环外壳3卡设在第二凹槽62内。为了便于安装、且保证安装后的牢固性和稳定性，第一凹槽61的深度小于第一半环线圈1或第二半环线圈2的厚度，第一凹槽61的宽度等于第一半环线圈1或第二半环线圈2的高度，以确保第一半环线圈1和第二半环线圈2之间的安装牢固、避免发生错位或滑脱；第二凹槽62的宽度大于或等于开环外壳3的宽度，便于开环外壳3的安装。

为了便于安装以及可以适用于多种不同直径规格的拉索的安装需求，开环外壳3的主体为柔性材质，但是此柔性材质不具有明显弹性，以避免在长期使用中由于长期处于张紧状态而导致松脱，影响测量结果。开环外壳3的主体两端设置有固定部，通过将两端的固定部进行连接锁定，完成对第一半环线圈1和第二半环线圈2的对接固定。

开环外壳3两端的固定部通过紧固件7进行紧固安装，通过调整紧固件7的松紧度来满足不同直径规格的拉索的安装需求。

具体地，开环外壳3还包括固定块30，固定块30为刚性材质，设置在固定部上。在安装时，通过固定块30对固定部进行限位，同时对柔性材质的固定部进行一定程度的安装保护，避免在长期使用中紧固件7对固定部造成损伤而影响其安装牢固度，确保无论在针对何种规格的拉索时，开环外壳3的固定部宽度均一致，只需通过将开环外壳3两端的固定部相互锁紧来满足两个半环线圈的安装需求。针对不同规格的拉索，安装后的开环外壳3两端固定部之间的间距不同，拉索直径越大，两固定部之间锁紧后的间距越大；反之越小。

在图1所示的实施例中，固定块30固定在固定部的两侧，也可以采用U型结构的固定块30对固定部进行限位和保护，确保不会由于安装用力以及紧固件7的磨损等而对固定部造成损伤。

图4示出了本发明的开环可调式索力测量装置的另一种实施例的结构示意图，参照图4所示，第一半环线圈1和第二半环线圈2的端部渐变部分均为曲面渐变式结构，便于两者端部重叠区域的调整。在本实施例中，固定块30为预定宽度的板状结构，固定在固定部的外表面。在固定块30和固定部上设置有至少一个贯通的连接孔，紧固件7穿过连接孔进行紧固连接，但是紧固件7的两端均直接与固定块30接触，而不会对固定部造成磨损和拉伸。

相适应于上述开环可调式索力测量装置，本发明还提供了该开环可调式索力测量装置的测量方法。图5示出了此测量方法的流程图，参照图5所示，该测量方法包括以下步骤：

在目标拉索的相对侧分别将第一半环线圈1和第二半环线圈2进行对接，利用开环外壳3将第一半环线圈1和第二半环线圈2包覆后，将开环外壳3的开口处紧固安装；

开启并调试嵌设在第一半环线圈1或第二半环线圈2内的探测器4；

开启控制器5，接收探测器4的探测信号，并对探测信号进行处理。

为了实现可调式功能，令同一测量装置可以在不同规格的拉索上进行安装测量，第一半环线圈1的内圈的圆心角小于第一半环线圈1的外圈的圆心角，第二半环线圈2的内圈的圆心角大于第二半环线圈2的外圈的圆心角。

为防止在使用过程中，第一半环线圈1与第二半环线圈2之间发生滑脱或错位而对测量结果造成影响，在将第一半环线圈1和第二半环线圈2对接之后，还包括：将若干限位模块6均匀卡设在第一半环线圈1和半环第二线圈2的外圈，对第一半环线圈1和第二半环线圈2进行轴向限位，然后再利用开环外壳进行包覆、固定。

在一个典型的实施例中，限位模块6为弧形结构，其纵截面为工字型结构。其内圈凹槽用于卡设在第一半环线圈1和第二半环线圈2上，其外环凹槽则用于对开口外环进行限定。

图6示出了本发明的开环可调式索力测量装置在具体使用时的测量方法的实施流程图：

在目标拉索的相对侧分别将第一半环线圈1和第二半环线圈2扣在该目标拉索上，并将第一半环线圈1和第二半环线圈2进行对接，将其两端进行均匀重叠；

将至少三个限位模块6均匀卡设在第一半环线圈1和第二半环线圈2的外圈；

利用开环外壳3包覆在限位模块6的外圈上，并将开环外壳3的开口处锁紧、固定；

开启并调试嵌设在第一半环线圈1或第二半环线圈2内的探测器，开始进行检测；

开启控制器，实时接收探测器的探测信号，并对该探测信号进行存储和处理。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种开环可调式索力测量装置，包括探测器(4)和控制器(5)，其特征在于，所述开环可调式索力测量装置还包括第一半环线圈(1)、第二半环线圈(2)和开环外壳(3)，其中，所述第一半环线圈(1)与所述第二半环线圈(2)相对接，且所述第一半环线圈(1)的两端与所述第二半环线圈(2)的两端重叠设置；所述开环外壳(3)包覆在所述第一半环线圈(1)和所述第二半环线圈(2)的表面，所述探测器(4)嵌设在所述第一半环线圈(1)或所述第二半环线圈(2)内、与所述控制器(5)信号连接；

所述第一半环线圈(1)的内圈的圆心角小于所述第一半环线圈(1)的外圈的圆心角，所述第二半环线圈(2)的内圈的圆心角大于所述第二半环线圈(2)的外圈的圆心角。

2.如权利要求1所述的开环可调式索力测量装置，其特征在于，所述开环可调式索力测量装置还包括若干限位模块(6)，用于对所述第一半环线圈(1)和所述第二半环线圈(2)进行轴向限位；若干所述限位模块(6)间隔设置在所述开环外壳(3)上。

3.如权利要求2所述的开环可调式索力测量装置，其特征在于，所述限位模块(6)为U型结构，所述限位模块(6)的宽度等于所述第一半环线圈(1)的高度。

4.如权利要求2所述的开环可调式索力测量装置，其特征在于，所述限位模块(6)为弧形结构，且所述限位模块(6)的横截面为工字型结构；所述限位模块(6)设置在所述第一半环线圈(1)或所述第二半环线圈(2)与所述开环外壳(3)之间。

5.如权利要求4所述的开环可调式索力测量装置，其特征在于，所述限位模块(6)的内环设置有第一凹槽(61)，所述限位模块(6)的外环设置有第二凹槽(62)，所述第一凹槽(61)的深度小于所述第一半环线圈(1)或所述第二半环线圈(2)的厚度，所述第一凹槽(61)的宽度等于所述第一半环线圈(1)或所述第二半环线圈(2)的高度；所述第二凹槽(62)的宽度大于或等于所述开环外壳(3)的宽度。

6.如权利要求1所述的开环可调式索力测量装置，其特征在于，所述开环外壳(3)的主体为柔性材质，且所述开环外壳(3)的主体两端设置有固定部。

7.如权利要求6所述的开环可调式索力测量装置，其特征在于，所述开环外壳(3)还包括固定块(30)，所述固定块(30)为刚性材质，设置在所述固定部。

8.一种开环可调式索力测量装置的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：

在目标拉索的相对侧分别将第一半环线圈(1)和第二半环线圈(2)进行对接，利用开环外壳(3)将所述第一半环线圈(1)和所述第二半环线圈(2)包覆后，将所述开环外壳(3)的开口处紧固安装；

开启并调试嵌设在所述第一半环线圈(1)或所述第二半环线圈(2)内的探测器(4)；

开启控制器(5)，接收所述探测器(4)的探测信号，并对所述探测信号进行处理；

其中，所述第一半环线圈(1)的内圈的圆心角小于所述第一半环线圈(1)的外圈的圆心角，所述第二半环线圈(2)的内圈的圆心角大于所述第二半环线圈(2)的外圈的圆心角。

9.如权利要求8所述的测量方法，其特征在于，在将所述第一半环线圈(1)和所述第二半环线圈(2)对接之后，还包括：

将若干限位模块(6)均匀卡设在所述第一半环线圈(1)和所述第二半环线圈(2)的外圈，对所述第一半环线圈(1)和所述第二半环线圈(2)进行轴向限位。

10.如权利要求9所述的测量方法，其特征在于，所述限位模块(6)为弧形结构，其纵截面为工字型结构。