[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

说明书

本发明公开了一种基于磁场梯度张量的斜拉桥拉索锈蚀损伤监测系统及监测方法，该监测系统包括锈蚀损伤测量探头、数据传输系统和数据控制系统，锈蚀损伤测量探头用于测量拉索的磁感应强度，并将测得的感应强度信息通过无线数据传输模块传给数据传输系统，数据传输系统再传输至数据控制系统，数据控制系统根据磁感应强度信息计算磁场梯度，并进一步计算得到拉索的锈蚀率，进而对拉索的锈蚀损伤进行安全预警。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种基于磁场梯度张量的斜拉桥拉索锈蚀损伤监测系统及监测方法。

背景技术

拉索是斜拉桥结构体系中的重要组成部分，是斜拉桥中关键、重要的受力构件，起着牵一发而动全身的重要作用，也是斜拉桥结构体系中最为敏感、最容易发生损伤或者破坏的构件。在大气污染严重地区、水污染严重地区、雨水(特别是酸雨)、海洋性环境中，斜拉桥拉索极易遭受环境腐蚀性介质的侵蚀，拉索的锈蚀损伤或者破坏会对斜拉桥结构产生重大影响甚至引发严重灾难性后果，是延长斜拉桥结构使用寿命的瓶颈所在，拉索的性能严重影响斜拉桥结构的使用寿命。因此，为保障斜拉桥的结构安全及预防运营事故的发生，有必要对斜拉桥拉索进行锈蚀损伤监测，从而保障斜拉桥的全寿命安全。

人工观察是早期人们对斜拉桥拉索锈蚀损伤监测时常用的方法，但高空作业严重威胁技术人员的生命安全，且存在大量的主观经验成分。目前的声发射技术，由于噪声信号的干扰，声发射技术很难准确得到有效信号，这对锈蚀损伤监测效果将产生影响。基于磁场的检测/监测技术，在监测前不需要清理被测构件表面铁锈油污，表面油漆及镀层也无需去除，可以保持构件原貌进行检测。监测时不需要专门的磁化设备，仅利用地球磁场作为激励磁化场，具有极大的便利性。现有的磁记忆方法仅可定性地测量结构锈蚀损伤，但无法定量地监测锈蚀损伤，更无法定量给出锈蚀损伤程度，也无法给出安全系数和损伤位置，所以无法定量的进行安全预警。磁漏检测法目前在理论上尚不完善且在定量监测上存在困难。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种基于变基线及磁场梯度的桥梁冲刷监测系统及监测方法，以解决现有磁记忆方法仅可定性地测量结构锈蚀损伤，但无法定量地监测锈蚀损伤的问题。

一种基于磁场梯度张量的斜拉桥拉索锈蚀损伤监测系统，包括锈蚀损伤测量探头、数据传输系统及数据控制系统；

所述锈蚀损伤测量探头能够沿着拉索移动并测量拉索的磁感应强度，且将磁感应强度信息传输至所述数据传输系统；

所述数据传输系统再将所述磁感应强度信息传输至所述数据控制系统；

所述控制控制系统根据所述磁感应强度信息计算磁场梯度，并进一步计算得到拉索的锈蚀损伤率，进而对拉索的锈蚀损伤进行安全预警。

在其中一个实施例中，所述锈蚀损伤测量探头包括：

外壳；

三轴磁传感器，设于所述外壳内，用于测量拉索的磁感应强度；

无线数据传输模块，设于所述外壳内，用于将测得的磁感应强度信息传输给所述数据传输系统；

微处理器，设于所述外壳内，用于控制所述三轴磁传感器和所述无线数据传输模块；及

电源，设于所述外壳内，用于为所述三轴磁传感器、所述无线传输模块和所述微处理器提供电能。

在其中一个实施例中，所述外壳为长方体，所述三轴磁传感器设于所述外壳的几何中心处，所述三轴磁传感器的x、y和z轴与所述外壳的高度、宽度及长度方向平行。

一种基于磁场梯度张量的斜拉桥拉索锈蚀损伤监测方法，包括如下步骤：