[发明专利]基于磁场梯度张量的斜拉桥拉索锈蚀监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种基于磁场梯度张量的斜拉桥拉索锈蚀损伤监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将拉索分成若干区段进行监测，从拉索的某区段一端开始，锈蚀损伤测量探头沿着拉索朝区段的另一端匀速移动，锈蚀损伤测量探头的xoz平面与铅垂面平行，锈蚀损伤测量探头的z方向始终与拉索的长度方向平行且相对距离保持不变，在沿着一根拉索移动过程中，锈蚀损伤测量探头的x和y方向均保持不变，锈蚀损伤的测量探头的移动速率v为：

v＝d_resf (1)

式中，d_res为预先指定的锈蚀损伤监测的分辨率，f为三轴磁传感器的采样频率；

(2)在选择的拉索区段内，锈蚀损伤测量探头在拉索上的位置为z_i＝d_res·i，其中i＝0…n，n表示该区段监测完需要测试的次数，得到x、y和z方向的磁感应强度B_x(z_i)，B_y(z_i)和B_z(z_i)；

(3)计算总磁感应强度B_t(z_i)：

(4)选择的拉索区段内位置z_i处的磁感应强度沿z方向的梯度：

式中，B_x(z_i)和B_x(z_i-1)分别为位置z_i和z_i-1处的x方向的磁感应强度；B_y(z_i)和B_y(z_i-1)分别为位置z_i和z_i-1处y方向的磁感应强度；B_z(z_i)和B_z(z_i-1)分别为位置z_i和z_i-1处的z方向的磁感应强度，B_xz(z_i)，B_yz(z_i)和B_zz(z_i)分别为B_x(z_i)，B_y(z_i)，B_z(z_i)沿z方向的梯度；

(5)选择的拉索区段内位置z_i处的总磁感应强度沿z方向的梯度：

(6)测试完成后，对测试区段的拉索的磁场梯度取平均值：

式中，E(|B_xz,j|)、E(|B_yz,j|)、E(|B_zz,j|)和E(|B_tz,j|)分别为B_xz(z_i)，B_yz(z_i)、B_zz(z_i)和B_tz(z_i)在测试区段内绝对值的平均值；

(7)分别通过四个磁场梯度计算拉索的锈蚀损伤率：

式中，η_xz,j、η_yz,j、η_zz,j和η_tz,j分别为通过B_xz(z_i)，B_yz(z_i)、B_zz(z_i)和B_tz(z_i)四类磁场梯度计算得到的锈蚀率，k_j为与拉索钢丝中心至三轴磁传感器探头中心的距离相关的修正系数；k_j计算公式如下：

式中，s_j-1和s_j分别第j-1次监测和第j次监测过程中拉索中心至三轴磁传感器探头中心的距离；

(8)计算拉索的锈蚀损伤率

(9)通过选择区段的拉索锈蚀损伤率与允许的极限锈蚀率η_lim对比，进行安全评价和预警；

(10)按照前述步骤对斜拉桥拉索的所有区段进行监测计算，分别得到拉索所有区段的锈蚀率，分别进行安全评价和预警；

(11)通过定期监测计算，得到随时间变化的一系列的锈蚀率，计算随时间变化的锈蚀率梯度，通过锈蚀率的演化，进行拉索锈蚀损伤率的评价与预警。