[发明专利]一种高性能超薄索力传感器及索力监测系统

说明书

本发明公开了一种高性能超薄索力传感器及索力监测系统，所述高性能超薄索力传感器包括监测圆环及信号处理组件；所述监测圆环套装于被测拉索的锚固端，且所述监测圆环的内径与所述被测拉索的直径相同；所述监测圆环的外侧面设置有薄膜电阻应变片；所述信号处理组件与所述监测圆环电连接，通过所述监测圆环的电信号确定所述被测拉索的索力数据。本发明的传感器在实现了对时变索力数值监测，也即对索力数据的实时监测的同时，由于不再将传感器贴装于所述被测拉索表面，而是采用固定于拉索锚固端的圆环作为测量主体，大大提升了索力传感器的使用寿命，同时相比于现有技术中的其他传感器，其测量主体的厚度也大大降低，有利于设备的小型化。

技术领域

本发明涉及索力监测领域，特别是涉及一种高性能超薄索力传感器及索力监测系统。

背景技术

索承体系桥梁由于其优美的建筑造型和优越的跨越能力，被广泛应用于大跨桥梁中。拉索作为此类桥梁的关键受力构件，对桥梁结构安全性具有重要的作用。实际工程中，拉索失效会导致整个桥梁失效甚至产生倒塌事故，这是因为拉索没有达到指定的索力而成为失效索，这些失效拉索将损失的索力转移到其他构件上，使得其他构件承担的荷载会产生突然增大或应力集中现象。因此，无论是在桥梁施工阶段还是服役过程中，对拉索索力的实时监测是保证大跨桥梁结构安全运营的前提条件。

目前，国内外对于拉索索力的获取方法有实测法和基于振动的识别方法。实测法大多是通过在拉索或其相关装置中安装传感器直接测试索力，常用的拉索传感器包括压力传感器、光纤光栅传感器、磁通量传感器等。但是上述传感器存在耐久性不足、不易更换等问题，无法用于索力的长期监测；基于振动的识别方法是先通过振动法获取拉索频率，再根据建立的索力-频率之间的函数关系来识别索力。目前常用公式是根据张拉弦理论，简化拉索两端约束条件计算索力，然而基于振动法识别出的索力精度不够，并且振动频率法只能测得某个时间段内的平均索力，无法得到拉索的时变索力数值。

因此，如何在实现时变索力数值监测，也即索力实时监测的同时，提升索力传感器的使用寿命，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能超薄索力传感器及索力监测系统，以解决现有技术中时变索力数值监测与使用寿命不可兼得的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高性能超薄索力传感器，所述高性能超薄索力传感器包括监测圆环及信号处理组件；

所述监测圆环套装于被测拉索的锚固端，且所述监测圆环的内径与所述被测拉索的直径相同；

所述监测圆环的外侧面设置有薄膜电阻应变片；

所述信号处理组件与所述监测圆环电连接，通过所述监测圆环的电信号确定所述被测拉索的索力数据。

可选地，在所述的高性能超薄索力传感器中，所述监测圆环的外侧面包括位于所述外侧面侧边，且垂直于所述外侧面向外延伸的槽壁。

可选地，在所述的高性能超薄索力传感器中，所述薄膜电阻应变片从内到外依次包括绝缘层、电阻层及保护层。

可选地，在所述的高性能超薄索力传感器中，所述电阻层依次通过物理气相沉积镀膜技术及机械掩膜工艺设置于所述绝缘层的表面。

可选地，在所述的高性能超薄索力传感器中，所述信号处理组件的外壳为防水外壳。

可选地，在所述的高性能超薄索力传感器中，所述薄膜电阻应变片焊接于所述外侧面。

可选地，在所述的高性能超薄索力传感器中，所述监测圆环的厚度的范围为22毫米至50毫米，包括端点值。

可选地，在所述的高性能超薄索力传感器中，所述信号处理组件还包括网络终端模块；

所述网络终端模块用于与外部网络信号连接。