磁通量传感器索力监测系统
设计使用指南
柳州欧维姆结构检测技术有限公司
目 录
前 言 ........................................................................................................... 3 1. 磁通量传感器原理 ............................................................................... 4 2. 磁量传感器的技术特点 ....................................................................... 4 3. 主要技术指标........................................................................................ 5 4. 磁通量传感器的应用 ........................................................................... 5 5、磁通量传感器索力监测系统 .............................................................. 8 6. 索力监测系统的配置 ......................................................................... 10 7. 传感器选型与安装 ............................................................................. 12 8. 磁通量传感器监测系统建立过程及注意事项 ................................. 14 9. 主要工程业绩...................................................................................... 15
前 言
拉索是缆索支承型桥梁的核心构件之一，素有“生命线”之称，其服役状况直接关系到桥梁的安全运营与使用寿命。因此，对桥梁拉索进行安全监测，及时了解拉索和桥梁的服役状态是十分必要的。拉索的安全监测，主要是通过监测拉索的索力，来判断其使用状况，评定其安全性。一方面，一根拉索的损伤变化会在其本身的索力变化和相邻索力的变化上表现出来，在外部则表现为主梁挠度发生变化；另一方面，主梁或塔的损伤变化也会引起索力的变化。通过对索力的监测，不仅能为总体评价其技术状况提供依据，同时也可以在一定程度上发现拉索锚固系统、防护系统是否完好，也可以更好地理解桥梁结构机理，验证设计理论从而指导设计。
索力监测所应用的传感器技术主要有：振动频率法、压力传感器（振弦式、应变片、液压式、光纤光栅）、磁通量传感器（EM sensor）等。各种索力测量方法，各有其特点，振动频率法是通过建立拉索的简化模型，实测拉索的振动频率，经过计算间接得出索力，因为受减震器、拉索实际长度、外护套等影响，其测量精度比较差。压力型传感器是比较传统的传感器技术，需要串接在受力结构中，将传递到传感器上面的力直接测量出来，短期精度高、动态性好，但由于受荷载长期作用、材料徐变、形变传递失真等方面的影响，耐久性和长期精度很难保证，在受力状态下无法重新校准，无法更换，因此压力型的传感器用于长期监测有一定的局限性，只能在桥梁建设或换索时预装。
针对传统的传感器技术的局限，磁通量传感器（EM Sensor）较好地解决了这些问题：
1、通过非接触式测量解决传感器受力疲劳影响寿命问题； 2、用模拟标定来实现运营状态的数据校准；
3、可以设计成哈弗式传感器，直接在已受力的拉索上制作及安装，实现运营中桥梁拉索的索力监测。
4、可以实现体内预应力（有粘结）多截面应力监测。
1. 磁通量传感器原理
磁通量传感器基于铁磁性材料的磁弹效应原理进行测量，当受到外力作用时，铁磁性材料内部产生机械应力或应变，其磁导率发生相应变化，通过测定磁导率的变化来反映应力（或索力）的变化。
传感器实物图 2. 磁量传感器的技术特点
（1）磁通量传感器为非接触性测量，不损伤结构；
（2）不需对被测件进行表面处理，不破坏构件原有防腐保护层; （3）传感器维护成本低、使用寿命长； （4）抗干扰能力强、测量精度高、重复性好； （5）系统可自动测量和自动温度补偿。 （6）可直接显示力值。
（7）可与计算机系统相连，进行多通道数据采集和远程健康监测
