[发明专利]一种索力实时监测装置和监测方法

权利要求书

1.一种索力实时监测方法，其特征在于：监测方法采用的索力实时监测装置包括测力环和多个应变传感器，所述测力环安装在拉索或者吊杆的锚固端螺母和锚垫板之间，所述多个应变传感器均布于测力环四周，用于测量测力环的轴向应变；其特征在于：所述应变传感器为长标距光纤光栅应变传感器，用于测量标距内的平均应变，多个长标距光纤光栅应变传感器通过传输光缆串联后与光纤光栅解调仪相连；所述测力环为镂空环，其包括第一受力圆环、第二受力圆环和位于两个受力圆环之间的侧壁，在侧壁上进行轴向开槽，形成均布在测力环四周侧壁上的多个窄柱，所述长标距光纤光栅应变传感器固定安装在窄柱上；

监测方法包括以下步骤：

步骤1、在实验室环境下对测力环施加不同大小的载荷，记录压力数据和各个长标距光纤光栅应变传感器的应变数据；

步骤2、根据各个长标距光纤光栅应变传感器的应变数据计算出对应载荷下的测力环等效轴心平均应变；

步骤3、对载荷压力数据和等效轴心平均应变进行最小二乘拟合分析，标定出测力环压力与等效轴心平均应变的关系曲线；

步骤4、将索力实时监测装置安装在拉索或者吊杆上，所述测力环安装在拉索或者吊杆的锚固端螺母和锚垫板之间，实时监测各个长标距光纤光栅应变传感器的应变数据，根据各个长标距光纤光栅应变传感器的应变数据计算等效轴心平均应变，利用等效轴心平均应变实时计算测力环压力，也即是拉索或者吊杆的实时拉力；

所述等效轴心平均应变计算方法如下：

步骤1.1、将测力环上的长标距光纤光栅应变传感器进行标记依次记为s_i，i为长标距光纤光栅应变传感器的编号，对应的长标距光纤光栅应变传感器测得平均应变记为ε_i；

步骤1.2、以测力环的底面和通过测力环轴心的两个垂直面构建三维坐标系，每个传感器s_i在该坐标系的坐标(x_i,y_i)和测得的应变数据ε_i构成一个空间点(x_i,y_i,ε_i)；

步骤1.3、对所有传感器得到空间点(x_i,y_i,ε_i)进行最小二乘平面拟合一个平面方程ε＝a₁x+a₂y+a₃，拟合系数a₁，a₂，a₃可以通过求解下列方程组得到：

n为传感器的总个数，通过拟合的平面方程计算该平面中心点(x＝0,y＝0)的Z坐标ε₀＝a₃，即为等效轴心平均应变ε₀。

2.如权利要求1所述的索力实时监测方法，其特征在于：所述长标距光纤光栅应变传感器安装在窄柱中部位置。

3.如权利要求1所述的索力实时监测方法，其特征在于：所述测力环上相邻窄柱之间的侧壁上设有光纤光栅温度传感器，所述光纤光栅温度传感器与长标距光纤光栅应变传感器一起串联后连接在光纤光栅解调仪上。

4.如权利要求1所述的索力实时监测方法，其特征在于，所述索力实时监测装置还包括控制器，所述等效轴心平均应变ε₀和测力环压力实时计算均通过控制器进行计算。