本發(fā)明為一種斜拉索索力與損傷檢測用脈沖磁彈與漏磁一體化檢測系統(tǒng)，屬于機(jī)械性能測試領(lǐng)域，可適用于斜拉索索力與損傷定位的無損檢測。

背景技術(shù)：

斜拉索在大橋承力部件中扮演著重要的角色，但是隨著斜拉索使用時間的推移，索力值和疲勞損傷缺陷是斜拉索健康狀態(tài)的兩個重要評價指標(biāo)。應(yīng)力是在役斜拉索最直接也是最重要的評價指標(biāo)，鋼索的應(yīng)力水平發(fā)生變化會出現(xiàn)突發(fā)斷裂，造成嚴(yán)重工程事故。疲勞損傷缺陷也是斜拉索健康狀態(tài)的重要評價指標(biāo)，常見的疲勞損傷缺陷有：銹蝕、變形、斷絲及磨損等。本發(fā)明設(shè)計了斜拉索索力與損傷缺陷檢測用脈沖磁彈與漏磁一體化檢測系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的為提供能夠?qū)崿F(xiàn)斜拉索索力與損傷定位無損檢測的脈沖磁彈與漏磁一體化檢測系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本方發(fā)明用如下技術(shù)方案：斜拉索索力與損傷定位無損檢測的脈沖磁彈與漏磁一體化檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括勵磁源、中控箱、傳感器結(jié)構(gòu)；中控箱通過四個螺絲定位在傳感器結(jié)構(gòu)表面上，勵磁源通過電纜線與中控箱連接，實現(xiàn)對傳感器結(jié)構(gòu)的信號傳輸功能。

傳感器結(jié)構(gòu)包括勵磁線圈(4)、感應(yīng)線圈(5)、溫度傳感器(9)、霍爾傳感器(7)和隧道磁阻傳感器陣列環(huán)(8)，隧道磁阻傳感器陣列環(huán)(8)為TMR陣列環(huán)。勵磁線圈(4)和感應(yīng)線圈(5)均繞在線圈骨架上，傳感器屏蔽層(3)和線圈骨架通過傳感器結(jié)構(gòu)兩端的限位端蓋進(jìn)行固定定位。隧道磁阻傳感器陣列環(huán)屏蔽層(6)、隧道磁阻傳感器陣列環(huán)(8)、霍爾傳感器(7)、溫度傳感器(9)放置在傳感器內(nèi)表面的設(shè)置固定位置的凹槽中固定。傳感器導(dǎo)輪(2)沿著待測斜拉索(1)周向等間距布置。

勵磁源通過充放電電路與開關(guān)直流電源實現(xiàn)不同方式的勵磁模式。傳感器導(dǎo)輪(2)的移動和緊固決定傳感器的工作模式，在隧道磁阻傳感器陣列環(huán)(8)和整個傳感器外層都設(shè)計屏蔽層，分別為隧道磁阻傳感器陣列環(huán)屏蔽層(6)和傳感器屏蔽層(3)，避免了外界干擾磁場對測量結(jié)果的影響，提高檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

斜拉索索力與損傷檢測用脈沖磁彈與漏磁一體化檢測系統(tǒng)，采用與電感線圈相匹配的充放電電路和開關(guān)直流電源作為勵磁源，輸出脈沖電流至傳感器的勵磁線圈對斜拉索結(jié)構(gòu)進(jìn)行飽和脈沖勵磁，利用三類磁敏元件同步記錄斜拉索結(jié)構(gòu)的磁響應(yīng)過程，包括霍爾元件測取表面勵磁場強度、兩段串接式感應(yīng)線圈接收磁感應(yīng)信號、內(nèi)嵌于屏蔽殼的隧道磁阻傳感器陣列環(huán)采集表面漏磁場信號，在檢測系統(tǒng)不移動模式下，利用表面勵磁場強度和磁感應(yīng)信號得到退磁曲線，提取特征參數(shù)對索力進(jìn)行檢測；在檢測系統(tǒng)沿鋼索掃查模式下，利用表面漏磁場信號對缺陷進(jìn)行檢測定位。

一體化傳感器沿著斜拉索的軸向方向安裝固定，在不同的檢測要求選擇傳感器對應(yīng)的工作模式，一共為兩種工作模式。

傳感器在兩種工作模式下，三類磁敏元件的工作方式完全相同，但勵磁源和霍爾元件的作用不同，具體為：檢測系統(tǒng)不移動模式下，采用充放電電路提供持續(xù)時間0.1～1.0秒的單向脈沖輸入至勵磁線圈，霍爾元件實時測量輸出電壓信號作為控制參數(shù)，通過電壓反饋電路實現(xiàn)表面勵磁場強度的調(diào)整；在掃查模式下，采用開關(guān)直流電源作為勵磁源，開關(guān)頻率處于50Hz～1kHz范圍，此時霍爾元件輸出信號經(jīng)過傅里葉變換后，計算總諧波畸變率，與采集的表面漏磁場信號一并用于缺陷檢測。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，使得一體化檢測系統(tǒng)具有測量斜拉索索力與損傷定位的雙功能，利用一體化系統(tǒng)可對斜拉索的索力與損傷進(jìn)行檢測和定位。

附圖說明

圖1為本發(fā)明檢測系統(tǒng)整體測量安裝示意圖。

圖2為一體化檢測系統(tǒng)傳感器示意剖面圖。

圖3為一體化檢測系統(tǒng)索力檢測原理框圖。

圖4為一體化檢測系統(tǒng)缺陷檢測定位原理框圖。

圖中：1-待測斜拉索，2-傳感器導(dǎo)輪，3-傳感器屏蔽層，4-勵磁線圈，5-感應(yīng)線圈，6-隧道磁阻傳感器陣列環(huán)屏蔽層，7-霍爾傳感器，8-隧道磁阻傳感器陣列環(huán)，9-溫度傳感器。

具體實施方式

一體化傳感器沿著斜拉索的軸向方向安裝固定，在不同的檢測要求選擇傳感器對應(yīng)的工作模式，一共為兩種工作模式。

如圖1為斜拉索索力與損傷測量的一體化檢測系統(tǒng)整體安裝示意圖。圖1中，將傳感器裝在待測斜拉索(1)，傳感器導(dǎo)輪(2)的移動與緊固決定傳感器的兩種工作模式(索力測量模式和損傷檢測模式)。硬件電路與傳感器通過信號線與傳感器可靠連接，保證信號的準(zhǔn)確傳輸，其中傳感器屏蔽層(3)起到屏蔽外界磁場干擾的作用。

傳感器在兩種工作模式下，三類磁敏元件的工作方式完全相同，但勵磁源和霍爾元件的作用不同，具體為：檢測系統(tǒng)不移動模式下，采用充放電電路提供持續(xù)時間0.1～1.0秒的單向脈沖輸入至勵磁線圈，霍爾元件實時測量輸出電壓信號作為控制參數(shù)，通過電壓反饋電路實現(xiàn)表面勵磁場強度的調(diào)整；在掃查模式下，采用開關(guān)直流電源作為勵磁源，開關(guān)頻率處于50Hz～1kHz范圍，此時霍爾元件輸出信號經(jīng)過傅里葉變換后，計算總諧波畸變率，與采集的表面漏磁場信號一并用于缺陷檢測。