CN111912557A - 一种斜拉桥索力实时监测装置 - Google Patents

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董博渊
陈孔亮
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    • G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
    • G01L5/10—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands using electrical means
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Abstract

本发明公开了一种斜拉桥索力实时监测装置，包括若干频率传感器、电源模块、计算机模块、信息处理模块和终端，每个频率传感器固定连接于一个拉索上；电源模块与频率传感器电连接，以给频率传感器供电；计算机模块与频率传感器信号连接，计算机模块用于分析拉索的频率信号并计算获得拉索的索力值；信息处理模块与计算机模块信号连接，信息处理模块用于接收、储存并发送通过计算机模块计算的索力值信号；终端与信息处理模块信号连接，终端用于接收信息处理模块的索力值信号并实时显示索力值。本发明的一种斜拉桥索力实时监测装置可以实时监测斜拉桥各个拉索的索力变化情况，以及时调整各个拉索的索力，并提高施工过程中调整索力的效率，保障安全。

Description

一种斜拉桥索力实时监测装置
技术领域
本发明涉及桥梁拉索力监测设备技术领域，尤其是涉及一种斜拉桥索力实时监测装置。
背景技术
斜拉索的张拉力直接影响主梁的内力和线形，斜拉桥中索力是反映全桥内力状态的重要指标，施工阶段和成桥阶段的索力测试是斜拉桥施工监控***主要工作之一。斜拉桥索力监控和调整通常是通过迭代试算装置得出索力调整过程与调整量，实际施工时则按照指定的顺序调整部分斜拉索的索力。但这种代试算装置往往得不到最优的结果，而且由于是对索力控制，调索过程的张拉误差会相互影响，如果某一根斜拉索索力张拉有较大误差，可能会导致后续的索力调整工作都有一定误差，导致需要反复调索，既增加了施工工作量又推延工期。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种斜拉桥索力实时监测装置，可以实时监测斜拉桥各个拉索的索力变化情况，以及时调整各个拉索的索力，并提高施工过程中调整索力的效率，保障安全。
根据本发明实施例的一种斜拉桥索力实时监测装置，包括：若干频率传感器，每个所述频率传感器固定连接于一个拉索上，且所述频率传感器与所述拉索一一对应；电源模块，设置于所述拉索，所述电源模块与所述频率传感器电连接，所述电源模块用于给所述频率传感器供电；计算机模块，与所述频率传感器信号连接，所述计算机模块用于分析所述拉索的频率信号并计算获得所述拉索的索力值；信息处理模块，与所述计算机模块信号连接，所述信息处理模块用于接收、储存并发送通过所述计算机模块计算的索力值信号；终端，与所述信息处理模块信号连接，所述终端用于接收所述信息处理模块的索力值信号并实时显示索力值。
上述技术方案至少具有如下有益效果：当拉索发生激振时，频率传感器通过对拉索的随机振动信号进行处理，获取拉索的实时固有频率，计算机模块接收频率传感器的实时固有频率信号，并对信号进行分析计算获得拉索的索力值，信息处理模块接收计算机模块计算得到的索力值信号，索力值信号储存后将其发送到终端，以实时显示拉索的索力，施工人员可根据终端实时显示的各个拉索的索力分布情况，及时根据实际情况调整各个拉索的索力，避免了传统做法中某一根拉索的索力调整有较大误差时，后续的索力调整都会存在误差的弊端，有效减小工作量，提高索力调整的效率，保障安全。
根据本发明的一些实施例，所述频率传感器设置于所述拉索的下端。
根据本发明的一些实施例，所述频率传感器为压电式加速度传感器。
根据本发明的一些实施例，所述计算机模块设置有放大器单元，所述放大器单元用于放大所述压电式加速度传感器的响应信号。
根据本发明的一些实施例，所述放大器单元为电压放大器或电荷放大器。
根据本发明的一些实施例，所述信息处理模块包括单片机、无线射频芯片单元和供电单元，所述供电单元用于给所述单片机和所述无线射频芯片单元供电，所述单片机用于处理并储存所述计算机模块计算的索力值信号，所述无线射频芯片单元用于将所述单片机处理好的信号发送给所述终端。
根据本发明的一些实施例，所述终端为液晶显示屏。
根据本发明的一些实施例，所述终端为手机端。
根据本发明的一些实施例，所述频率传感器的外部设置有保护壳。
根据本发明的一些实施例，所述保护壳设置有散热孔。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例中斜拉桥索力实时监测装置的示意图；
图2为本发明实施例中频率传感器的安装示意图；
图3为本发明实施例中频率传感器的安装放大图。
附图标记：
频率传感器100，拉索110，保护壳120，散热孔121；
电源模块200；
计算机模块300，放大器单元310；
信息处理模块400，单片机410，无线射频芯片单元420，供电单元430；
终端500。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1至图3，本发明的实施例提供一种斜拉桥索力实时监测装置，包括多个用于测定拉索110的振动频率的频率传感器100，每个频率传感器100对应粘贴在一根拉索110的下端，便于安装，本实施例选用压电式加速度传感器作为频率传感器100，压电式加速度传感器在低、中频范围内具有较高的分辨率和精度，适合用于测定基频较低、振动较小的拉索110的振动频率，拉索110上还粘接有电源模块200，电源模块200与频率传感器100电连接，以给频率传感器100供电，确保正常使用；还包括计算机模块300、信息处理模块400和终端500，计算机模块300与频率传感器100信号连接，信息处理模块400与计算机模块300信号连接，终端500又与信息处理模块400信号连接，具体的，计算机模块300设置有放大器单元310，放大器单元310用于放大接收的频率信号，为与压电式加速度传感器匹配，本实施例选用电压放大器或电荷放大器作为放大器单元310，使压电式加速度传感器的响应在低频段可低至0.3Hz，满足测定要求，计算机模块300可接收频率传感器100测定的频率信号，通过将频率信号放大，并进行自谱分析，得到拉索110的频谱图和各阶自振频率，得到各阶自振频率后，以相邻峰值点之间的差值最小值作为拉索110振动的基频，以主振频率(最高峰值)得到主振阶次，从而根据主振频率和主振阶次即可计算获得对应拉索110的索力值；信息处理模块400包括单片机410、无线射频芯片单元420和供电电源，供电单元430可给单片机410和无线射频芯片单元420供电，单片机410可接收来自计算机模块300的索力值信号，对索力值信号储存后，可通过无线射频芯片单元420将信号发送给终端500，终端500接收信号并实时显示各个拉索110的索力情况。
当拉索110发生激振时，压电式加速度传感器通过对拉索110的随机振动信号进行处理，获取拉索110的实时固有频率，计算机模块300接收压电式加速度传感器的实时固有频率信号，并对信号进行放大并分析计算获得对应拉索110的索力值，信息处理模块400接收计算机模块300计算得到的索力值信号，通过单片机410对索力值信号处理并储存，然后通过无线射频芯片单元420将信号发送到终端500，以实时显示拉索110的索力，施工人员可根据终端500实时显示的各个拉索110的索力分布情况，及时根据实际情况调整各个拉索110的索力，避免了传统做法中某一根拉索110的索力调整有较大误差时，后续的索力调整都会存在误差的弊端，有效减小工作量，提高索力调整的效率，保障安全。
进一步，终端500设置为液晶显示屏，以清楚显示各个拉索110的索力分布情况，便于根据数据进行索力调整。
在另一些实施例中，可以理解的是，终端500可设置为手机端，手机端作为移动终端，不受地理位置限制，便于随时随地观察各个拉索110的索力分布情况。
参照图3，进一步，频率传感器100的外部设置有保护壳120，保护传感器不受破坏。
参照图3，进一步，保护壳120的侧壁上设置有多个散热孔121，有利于频率传感器100的正常散热，防止温度过高而影响频率传感器100的正常工作，甚至造成频率传感器100的损坏。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种斜拉桥索力实时监测装置，其特征在于，包括：
若干频率传感器(100)，每个所述频率传感器(100)固定连接于一个拉索(110)上，且所述频率传感器(100)与所述拉索(110)一一对应；
电源模块(200)，设置于所述拉索(110)，所述电源模块(200)与所述频率传感器(100)电连接，所述电源模块(200)用于给所述频率传感器(100)供电；
计算机模块(300)，与所述频率传感器(100)信号连接，所述计算机模块(300)用于分析所述拉索(110)的频率信号并计算获得所述拉索(110)的索力值；
信息处理模块(400)，与所述计算机模块(300)信号连接，所述信息处理模块(400)用于接收、储存并发送通过所述计算机模块(300)计算的索力值信号；
终端(500)，与所述信息处理模块(400)信号连接，所述终端(500)用于接收所述信息处理模块(400)的索力值信号并实时显示索力值。
2.根据权利要求1所述的一种斜拉桥索力实时监测装置，其特征在于：所述频率传感器(100)设置于所述拉索(110)的下端。
3.根据权利要求1所述的一种斜拉桥索力实时监测装置，其特征在于：所述频率传感器(100)为压电式加速度传感器。
4.根据权利要求3所述的一种斜拉桥索力实时监测装置，其特征在于：所述计算机模块(300)设置有放大器单元(310)，所述放大器单元(310)用于放大所述压电式加速度传感器的响应信号。
5.根据权利要求4所述的一种斜拉桥索力实时监测装置，其特征在于：所述放大器单元(310)为电压放大器或电荷放大器。
6.根据权利要求1所述的一种斜拉桥索力实时监测装置，其特征在于：所述信息处理模块(400)包括单片机(410)、无线射频芯片单元(420)和供电单元(430)，所述供电单元(430)用于给所述单片机(410)和所述无线射频芯片单元(420)供电，所述单片机(410)用于处理并储存所述计算机模块(300)计算的索力值信号，所述无线射频芯片单元(420)用于将所述单片机(410)处理好的信号发送给所述终端(500)。
7.根据权利要求1所述的一种斜拉桥索力实时监测装置，其特征在于：所述终端(500)为液晶显示屏。
8.根据权利要求1所述的一种斜拉桥索力实时监测装置，其特征在于：所述终端(500)为手机端。
9.根据权利要求1所述的一种斜拉桥索力实时监测装置，其特征在于：所述频率传感器(100)的外部设置有保护壳(120)。
10.根据权利要求9所述的一种斜拉桥索力实时监测装置，其特征在于：所述保护壳(120)设置有散热孔(121)。
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