双旁路磁弹索力传感器

基于磁弹索力传感器测量的基本原理,讨论了一种改进型双旁路磁弹索力传感器;利用磁阻分析法对双旁路磁弹索力传感器的结构进行磁路分析,并进行设计方法研究,提出了具体的结构设计准则与线圈参数设计方法;考虑剩磁的影响,对励磁方式的选择进行了详细分析,采用了正负脉冲电流励磁;根据钢缆索材料磁弹效应的材料特性优化传感器的励磁磁场工作点;针对直径为7mm的钢缆索单丝在高精度拉力机上完成拉力试验,结果表明:双旁路磁弹索力传感器灵敏度为0.070 1 mV/MPa,最大重复性误差为0.49%,传感器设计、励磁方式与工作点选择合理,达到了预期的效果,可用于钢缆索的索力测量。

基于磁弹效应的索力传感器原理与实验研究

从逆磁致伸缩原理出发,推导出材料的磁导率与材料所受外力,外磁化强度及材料的温度有关。在此基础上,推出了磁导率与索力的基本关系式。讨论了一种双套筒结构的索力传感器,包含激励线圈,感应线圈。选用脉冲式的恒定电流激励,测量感应线圈上感应电压的变化来反映拉力的情况。并对磁导率的工作点选取方法做了重点讨论,同时也做了温度补偿。最后,利用万能拉力机做了传感器的拉力实验。结果表明,该索力传感器结构简单,测量重复性好,可用于桥梁等大型结构的索力测量。

一种新型磁弹扭矩传感器的研究

提出了一种不需要借助磁涂层的直接测定轴材料应力的扭矩传感器,对其基本原理进行了分折,进行了结构设计并给出了台架实验结果。所设计的传感器结构小巧,安装方便。实验表明这是一种直接的、有效的测量方法,这种磁弹扭矩传感器对于开辟扭矩测试的新方法具有重要的意义。

磁弹索力传感器在混凝土系杆拱桥健康监测系统中的应用

磁弹索力传感器基于铁磁材料的磁弹性效应,通过测量钢缆索中由于应力变化导致的磁导率变化,进而获取应力。作为一种无损、非接触性的测量方法,可广泛适用于吊杆、系梁、斜拉索及预应力筋的应力测定。讨论了桥梁健康监测系统的构建方法,各种常用应力测量技术及特点。结合对钱江四桥钢管混凝土系杆拱桥的结构分析,介绍了磁弹索力传感器在钱江四桥在线健康监测系统中的具体应用。

钢缆索放置式磁弹索力传感器设计与试验研究

钢缆索具有柔性大且强度高等特点,广泛应用于大型建筑结构、牵引机械设备及大跨度桥梁工程。钢缆索索力的状态是衡量钢缆索结构健康状态的重要标志,因此必须对钢缆索索力状态进监测。本文搭建了磁弹索力测量系统,针对现有套筒式和旁路式磁弹传感器安装复杂、测量误差大以及磁化不均匀等问题,研制了放置式磁弹索力测量传感器,并对15 mm直径钢缆索开展了不同励磁方式下的放置式磁弹传感器钢缆索索力测量试验研究。试验结果表明:不论采用哪种励磁方式,放置式磁弹传感器都具有较高的线性度,在相同试验条件下,半包络式励磁方式有着更好的磁化效果,其灵敏度更高为单旁路式励磁方式的1.74倍,可达0.061 mV/kN。

包络式磁弹索力传感器设计及钢缆索应力试验研究

基于磁弹法的磁弹传感器因其结构简单、输出功率大、使用寿命长、动态响应好以及过载保护能力强等优点,广泛应用于在役桥梁索的索力测量与监测,可有效预防循环应力产生疲劳失效。为了解决现有的套筒式和旁路式磁弹传感器存在的一致性差、标定难度大、磁化不完全以及存在耦合效应的问题,提出一种新型包络式磁弹传感器,采用基于柔性印刷电路板的检测线圈,贴合效果更好。开展钢缆索应力测量试验,结果表明:全包络式磁弹传感器索力线性度、灵敏度得到极大提高,且磁化效果更好。柔性印刷电路板的检测线圈设计,较好地实现了磁弹传感器的可重构设计,便于安装拆卸。

基于磁弹效应的螺纹钢筋全量应力监测

由于力学性能优越,安装运输方便,螺纹钢作为重要的承载构件,广泛应用于土木工程结构。因此,对于结构关键部位的螺纹钢的受力情况进行监测十分重要。首先简单介绍了目前螺纹钢的应力监测方式,然后提出了一种新型的基于磁弹效应的应力监测方法,并对其测量原理进行了推导。设计开发磁弹应力传感器和相应的磁弹应力监测系统。同时,选择实际应用广泛的规格为HRB400直径16 mm的螺纹钢,进行多次张拉试验,对该测量系统的测量精度和稳定性进行验证。试验结果表明,所研发的磁弹应力测量系统,测量精度高,重复性好,受环境影响因素小,满足实际工程中螺纹钢全量应力监(检)测需要。

磁电磁弹式索力计在椒江二桥监测中的应用

介绍了磁电磁弹式索力智能监测系统的基本原理和特点,分析了传感器索厂的标定数据及拉索安装过程的数据,指出基于磁弹效应测量的磁通量传感器测试拉索索力是一种无损、非接触测量方法,可用于施工监控和运营期的长期监测。

拱桥圆钢吊杆拉力监测的磁弹传感技术研究

磁弹传感技术在柔性钢缆索的拉力测量中体现出诸多优势,但在面对刚性的实心圆钢吊杆时,却面临励磁线圈难以充分磁化圆钢吊杆的难题。针对圆钢吊杆的结构与力学特性,通过建模与仿真,对圆钢吊杆的磁化过程进行了深入分析,并优化设计励磁线圈,对直径Φ85 mm/Φ120 mm的常规/超大直径圆钢吊杆研制了传感器样件,进行了静载加载实验,并与常规的振弦应变计对比。试验结果表明,优化的励磁线圈能够充分磁化Φ85 mm的圆钢吊杆;且传感器测量结果的线性度与重复性好,满量程误差均值小于2%(均值-0.15%),明显优于振弦应变计结果(均值-1.95%),满足拉力监测的应用需求;但是对于Φ120 mm的超大直径圆钢吊杆,则需进一步优化励磁线圈,以获得更好的效果。

桥梁索力测量方法与发展趋势

对用于桥梁拉索索力测量的4种方法做了讨论,包含压力表读数,压力传感器法,振动频率法和电磁测量法。对这4种方法的基本原理、优缺点做了分析;讨论了磁弹性索力传感器的典型磁路结构及工程应用;指出了索力测量的发展趋势和急需解决的关键问题。

ATTITUDE MEASUREMENT ON HIGH-SPINNING PROJECTILE USING MAGNETIC SENSORS AND ACCELEROMETERS

In allusion to the limitations of the traditional attitude measurement system consisting of a three-axis magnetic sensor and two accelerometers on high-spinning projectile, a new scheme comprised of two magnetic sensors and two accelerometers installed in a particular way is given. The configuration of the sensors is described. The calculation method and the mathematical model of the projectile attitude based on the sensor configuration are discussed. The basic calculation method including the Magsonde Window, the proof of the ratios of maximums and minimums and the calculation of the attitude angles are analyzed in theory. Finally, the system is simulated under the given conditions. The simulation result indicates that the estimated attitude angles are in agreement with the true attitude angles.