[发明专利]钢绞线应力的检测方法、检测装置及其使用方法

说明书

本发明公开了钢绞线应力的检测方法、检测装置及其使用方法，该检测方法以近场磁耦合谐振理论和磁弹效应理论为基础，通过在待进行预应力监测的钢绞线处设有具有激励线圈、增强线圈和感应线圈的近磁场耦合谐振传感器，当钢绞线的预应力发生变化时，所述近磁场耦合谐振传感器的感应线圈的谐振频率发生偏移并导致所述感应线圈的感应电压发生变化，通过对所述感应线圈的感应电压进行测量，即可得到钢绞线的预应力值。该检测装置包括近磁场耦合谐振传感器、激励装置、信号采集装置和后处理装置。本发明检测精度高，同时能对钢绞线的预应力进行实时检测。

技术领域

本发明涉及土木工程结构检测技术领域，具体涉及钢绞线应力的检测方法、检测装置及其使用方法。

背景技术

在土木工程发展过程中，预应力混凝土结构起到了重要的作用。为了避免钢筋混凝土结构裂缝过早出现，充分利用钢绞线的性能，设法在结构构件受荷载作用前，通过预加一定外力，使它受到预压应力来减小或者抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而使结构构件截面的拉应力不至于过大而导致混凝土过早开裂。由于构件长期应用于恶劣环境中，且随着使用年限的不断增长，预应力损失的大小将影响到已建立的预应力，也影响到结构的工作性能，因此，为了保证结构的工作性能，需要对钢绞线中的现存应力进行实时检测。

在常规的混凝土钢绞线体内预应力的应力检测技术当中，因为自身的一些技术及工艺缺陷，不能有效地对体内预应力钢绞线进行准确可靠稳定的应力检测。如现有技术中采用光纤光栅应力检测技术需要在钢绞线中预先粘结应变式的光纤光栅，不仅工艺复杂，而且也不能对体内预应力的绝对应力值进行检测；又如采用将应变片应用到预应力钢绞线的应力测量中，通过测量相对应变来计算应力，所以也不能测得应力的绝对值，而且应变片在混凝土体内很容易受到破坏，这种技术难以推广；还有通过在锚具下面安装压力传感器的方法，该方法虽然可以对体内预应力钢绞线进行应力测量，但是这种方法由于其受到锚具的压力不均匀而使得压力传感器容易损坏，而且也无法适用于长期检测。

以逆磁致伸缩效应为测试原理的构件内力检测方法是近年来正逐步成熟的用于检测钢绞线应力的非破坏性方法。然而，目前基于磁弹效应法的传感器体积大，需要将被测构件磁化至饱和状态，对励磁结构和电源要求高，不适合对钢绞线预应力的实时检测。

综合上述分析可知，虽然目前针对钢绞线应力检测的研究较多，但这些检测方法和检测装置普遍存在检测精度底、且无法实时对钢绞线的预应力进行检测的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种检测精度高，同时能对钢绞线的预应力进行实时检测的钢绞线应力检测方法。

另外，本发明还提供一种钢绞线应力的检测装置及其使用方法，以达到检测精度高，同时能对钢绞线的预应力进行实时检测的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

钢绞线应力的检测方法，以近场磁耦合谐振理论和磁弹效应理论为基础，通过在待进行预应力监测的钢绞线处设有具有激励线圈、增强线圈和感应线圈的近磁场耦合谐振传感器，当钢绞线的预应力发生变化时，所述近磁场耦合谐振传感器的感应线圈的谐振频率发生偏移并导致所述感应线圈的感应电压发生变化，通过对所述感应线圈的感应电压进行测量，即可得到钢绞线的预应力值。

磁弹效应是指铁磁性材料的磁特性(即磁导率)会在内力以及温度的影响下发生改变，同时，根据近场磁耦合谐振理论，当置于磁场中的钢绞线受力发生变化时，钢绞线磁化强度因磁弹效应发生改变，近磁场耦合谐振传感器中各线圈的电感也随之发生变化，从而引起近磁场耦合谐振传感器各线圈谐振频率的改变，当近磁场耦合谐振传感器各线圈谐振频率变化后，激励信号的频率将偏离近磁场耦合谐振传感器的谐振电压，导致各线圈间磁耦合强度衰减，体现为感应线圈中的感应电动势降低，因此，通过对感应线圈中的感应电压的测量，就可以进一步计算得到钢绞线的预应力值。