一種預應力鋼束沿程應力分布狀態測試裝置的製作方法

2024-01-30 19:35:15

專利名稱：一種預應力鋼束沿程應力分布狀態測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於預應力狀態測試領域，特別是一種用於測試鋼束沿程應力分布狀態的測試裝置。
背景技術：
預應力鋼束作為預應力混凝土結構構件的重要組成部分，預應力混凝土構件的正截面承載能力很大程度取決於縱向預應力鋼束的應力分布狀況。研究縱向預應力鋼束的沿程應力分布狀況，開發監測其沿程應力分布狀況的測試方法及相關測試裝置是非常重要的。預應力鋼束作為隱蔽性的結構構件組成部分，在橋梁結構建造過程中的部分時間段或者建成後是包裹在混凝土內部的，其幾何線形狀態是不可見的，更重要的，其應力分布狀態更是難以獲知的。考慮到預應力鋼束在施工過程中受環境、施工技術、工藝、現場操作等復 雜因素的影響，預應力鋼束張拉及橋梁結構構件施工完成後，預應力鋼束的應力大小(即永存預應力大小)及沿程應力分布狀況都是難以估算的。就是說，通過規範中的理論計算是難以得到預應力鋼束實際的有效預應力大小及沿程應力分布的狀況。隨之而來的，橋梁構件實際的承載能力也是難以精確計算的。預應力鋼束應力沿程分布狀態測試技術是提高施工質量的有效手段。在理論和設計規範中已有提供預應力損失的計算方法，但與預應力鋼束應力實際沿程分布狀態測試尚存差距，諸多不確定因素仍然難以量化。測試橋梁結構內的預應力鋼束應力分布狀態，可通過應變片、分布式光纖傳感器、光柵傳感器、磁性傳感手段等來實現，相關研究及應用情況如下20世紀70年代發展至今，分布式光纖傳感器主要包括準分布式光纖傳感器和全分布式光纖傳感器。分布式光纖傳感器是利用光纖的連續特性進行測量，光纖既作傳感器，又作數據傳輸線路，可對光纖經過區的環境參數進行連續測量，獲得被測空間分布狀態和隨時間變化的信息，分布光纖傳感器強度和柔度滿足工程複雜環境要求，耐久性較好。採用全分布式光纖傳感器的全分布式連續測量法，整個光纖長度上任一點都是敏感點，屬於「海量」測量，理論上傳感距離任意長，空間解析度任意小，檢測沒有盲區。光纖具有不受電磁幹擾，靈敏度高，可靠性高，耐腐蝕，體積小等優點，已成為國際研究的熱點。全分布式光纖應力傳感，利用光纖應力敏感特性，連續實時地監測作用於光纖上的應力、壓力或光纖附近的振動，滿足許多特殊環境的要求。但是分布光纖傳感器的測試精度較光柵傳感器低，屬於接觸式測量方法，安裝中易損壞，且安裝過程中需要改變預應力鋼束的原本構造，會影響預應力鋼束的受力及工作性能。國際上光柵傳感器技術研究始於20世紀70年代，通過在實際工程中安裝光纖光柵傳感器，獲取結構狀態信息。光柵傳感器測試精度可達疒3 能滿足預應力測試的要求。但傳感器亦數據接觸式的傳感器，其在埋設過程中存在易損壞問題，並且安裝工序複雜，對預應力鋼束的正常結構構造存在影響，在預應力鋼束受力產生變形的過程中，會產生由於局部變形過大或者局部擠壓損壞光纖傳感器和數據引線的風險。[0007]現有的包括應變片在內的以上接觸式的測量手段，均存在安裝過程中對預應力鋼束結構構造存在影響的情況，並且在安裝及後期測試過程中易損壞，測試的可靠性不高的缺點。關於結構監測領域的相關專利，採用磁性方法利用獲知線圈的電感變化，得到結構的應力變化，以省時省力、節約成本。如實用新型專利申請CN102175359A提出一種鋼索/杆構件應力的無源式磁性監測方法及裝置，該裝置通過在被測鋼索上纏繞或穿套螺管線圈，利用鋼索材料的磁特性形成電感傳感器，通過獲知線圈的電感變化，得到鋼索的應力變化。此測試手段同鋼索不直接接觸，可以避免接觸式傳感器易損壞的風險。然而此類磁性方法多運用於斜拉橋或懸索橋的鋼索中，對預應力混凝土箱梁中的縱向預應力鋼束的沿程應力分布狀態的測試適用性不強，且傳感器構造較簡單，沒有考慮溫度對傳感器測試結果的影響，會因為溫度的變化對數據測試結果造成較大誤差，難以滿足工程測試需求，並未具有顯著的優勢。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種預應力鋼束應力分布狀態測試裝置，要解決採用非接觸的方式測試預應力鋼束應力，能夠通過多個測點得到預應力鋼束沿程應力分布的技術 問題；並解決在預應力鋼束受力產生變形的過程中，傳感器容易損壞的問題。為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案一種預應力鋼束沿程應力分布狀態測試裝置，包括傳感器、數據採集系統、數據處理系統和供電系統，所述傳感器是沿預應力鋼束的長度方向間隔分布的磁效應傳感器，每個磁效應傳感器包括傳感器導線、傳感器保護外殼、傳感器芯筒軸、激勵線圈、感應線圈、絕緣保護層和溫度傳感元件，所述溫度傳感元件嵌入傳感器芯筒軸的實體內部，所述傳感器芯筒軸套在預應力鋼束的波紋管外側，傳感器芯筒軸外側從內到外依次纏繞感應線圈和激勵線圈，感應線圈和激勵線圈之間鋪設絕緣保護層，最外層是傳感器保護外殼，傳感器導線連接數據採集系統的信號輸入端；數據採集系統的信號輸出端連接數據處理系統的信號輸入端，所述供電系統與數據採集系統連接。所述數據採集系統，包括主採集儀和激勵產生及儲能器；所述激勵產生及儲能器，主要包括升壓器和儲能電容；還包括激勵產生及儲能器保護殼、數據電路正極、控制電路、接地電路、高壓輸出正極電路和輸出電壓正極電路；所述電壓正極電路連接儲能電容，儲能電容通過高壓輸出正極電路連接升壓器，升壓器與數據電路正極和控制電路連接，升壓器與接地電路連接成迴路；所述主採集儀包括激勵選擇器、片選開關、感應信號器、計算電路、濾波器和主控制系統；所述主控制系統包括中央控制器、激勵控制器、信號轉換器和片選控制器。所述數據處理系統是一臺將採集的數據進行數據分析處理，得到預應力鋼束應力並進行顯示的計算機，所述計算機可以是臺式計算機或是可攜式計算機。所述數據採集系統通過通訊接口接收、響應數據處理系統的命令，並將採集結果反饋給數據處理系統。所述傳感器芯筒軸有兩個軸肩，所述軸肩呈階梯狀，激勵線圈和感應線圈位於兩個軸肩之間的空間裡。所述傳感器內置集成溫度傳感元件，所述溫度傳感元件用於採集預應力鋼束的溫度值，對採集結果進行溫度修正；所述溫度傳感元件為圓柱體，通過膠固定安裝在傳感器芯筒軸製作成型後的預留孔內，所述溫度傳感元件在安裝固定後距離傳感器芯筒軸的內側壁I釐米處，貼近被測預應力鋼束。所述傳感器導線採用6芯屏蔽線，由2根連接溫度傳感元件的導線，2根連接激勵線圈和2根連接感應線圈的導線組成。一種預應力鋼束沿程應力分布狀態測試方法，步驟如下步驟一，標定磁效應傳感器；對磁效應傳感器進行張拉試驗機標定，對工程實際使用的預應力鋼束進行試驗機的張拉試驗，每一個應力控制級別張拉到位後，採集磁效應傳
感器數據多次；由標定結果獲得初步的標定公式其中σ -預應力鋼束
應力標定值，；r -標定積分電壓值，4 -標定初始常數，i -應力標定係數。 對磁效應傳感器進行溫度標定，採用溫度控制設備對磁效應傳感器進行加溫及降溫控制，在每個溫度級別，對傳感器進行多次測試數據採集，結合前面張拉試驗結果，獲得公式σ=[χ+( — 0)χ勾一c0]/i 』其中2 -標定溫度測試值，& -標定基準溫度值 -標定溫度係數。步驟二，安裝磁效應傳感器，在橋梁結構鋼筋綁紮時布置傳感器線路，將傳感器同軸套在測點位置的預應力鋼束的波紋管(15)外，將傳感器導線(14)引出。步驟三，預應力鋼束張拉前測定傳感器的積分電壓數值，獲得初始狀態參數；數據X ;由此步驟獲得的數據計算標定公式中的C測試公式常數值，用c替換5，得到公式Cr= [x+ (i-t0')xkt - c\jk 0步驟四，預應力鋼束張拉後測定傳感器的積分電壓數值z及溫度測試值U步驟五，計算預應力鋼束應力值；根據步驟一及步驟三的標定結果，由步驟四獲得的積分電壓數值z及溫度測試值 ，使用步驟三獲得的公式，通過上位機軟體分析計算獲得測點位置的預應力鋼束應力測試值σ。步驟六，由數據分析處理系統分析預應力鋼束上各測點位置的預應力鋼束應力，根據離散測點的預應力鋼束應力值，處理得到預應力鋼束沿長度方向的應力分布狀態，並用視圖顯不。所述步驟一，採用橋梁的實際預應力鋼束材料和數量進行磁效應傳感器標定。與現有技術相比本實用新型具有以下特點和有益效果本實用新型提供了預應力鋼束沿程應力分布狀態測試裝置，為難於獲知的預應力鋼束縱向錨固端內部的分布位置應力狀態提供了測試裝置。在一根預應力鋼束上設置多個傳感系統，形成整體式的測量手段，相比與應變片等其他的局部測試手段，更能直觀反映預應力鋼束的應力狀態。傳感器採用非接觸式傳感器，無需和預應力鋼束保持緊密接觸，可以有效降低傳感器在實際結構的施工及使用過程中被損壞的風險。相比已有的接觸式應變片、分布式光纖傳感器、光柵傳感器等測試手段，可以有效的提高傳感器的成活率以及使用壽命。本實用新型中傳感器芯筒軸採用的是階梯式形狀，對激勵及感應線圈的起到嵌固作用，對線圈保護作用更好，更好的固定線圈的位置，消除線圈錯位對測試結果的影響。傳感器內置溫度傳感元件，數據採集同時測試被測構件的溫度，對測試結果進行溫度修正，有效的消除了測試結果受溫度變化的巨大影響，保證測試數據的準確性。同時，通過對比試驗研究，在主採集儀中的計算電路上，使用了低溫度影響的高精度計算元器件，使得數據採集系統受溫度的影響可以被忽略，也有效的降低了採集儀的工作受外界環境的影響。激勵產生及儲能器中採用了精確的儲能時間控制方法控制儲能器儲能總量，有效的控制了激勵信號的穩定性，對傳感器數據的穩定性進行了改善。通過數據處理系統將分布的測點的鋼束應力狀態測試結果處理成為鋼束的沿程應力分布狀態結果，並用視圖的方式直觀顯示在計算機上，方便工作人員分析數據，監測預應力鋼束沿程應力的變化。
以下結合附圖
對本實用新型做進一步詳細的說明。 圖I是本實用新型的測試裝置結構示意圖。圖2是本實用新型測試裝置系統框圖。圖3是本實用新型裝置的激勵產生及儲能系統的結構示意圖。圖4是本實用新型的張拉試驗標定磁效應傳感器的數據曲線圖。圖5是本實用新型的溫度試驗標定磁效應傳感器的數據曲線圖。圖6是本實用新型的鋼束沿程應力分布狀態圖。圖7是本實用新型的傳感器結構示意圖。圖8是本實用新型的傳感器、波紋管和預應力鋼束使用狀態示意圖。圖9是本實用新型的測試方法檢測部分的流程圖。附圖標記1 一傳感器、2 —主採集儀、3 —激勵產生及儲能器、4 一供電系統、5 —數據處理系統、6 —保護殼、7 —數據電路正極、8 —控制電路、9 一接地電路、10 —聞壓輸出正極電路、11-激勵輸出正極電路、12-升壓器、13-儲能電容、14-傳感器導線、15-波紋管、16-預應力鋼束、17-傳感器保護殼、18-傳感器芯筒軸、19-激勵線圈、20-感應線圈、21-絕緣保護層、22-溫度傳感元件。
具體實施方式
本實用新型是一種預應力鋼束沿程應力的分布狀態的測試裝置及測試方法，更具體的說，通過測試鋼束在若干關鍵點的永存預應力應力狀態表徵預應力鋼束的沿程永存預應力分布狀態，得到沿鋼束長度的應力分布狀態圖。參見圖I所示，本實用新型的測試裝置結構示意圖。這預應力鋼束沿程應力分布狀態測試裝置，包括傳感器I、數據採集系統、數據處理系統5和供電系統4，所述傳感器I是沿預應力鋼束16的長度方向間隔分布的磁效應傳感器，每個磁效應傳感器包括傳感器導線14、傳感器保護外殼17、傳感器芯筒軸18、激勵線圈19、感應線圈20、絕緣保護層21和溫度傳感元件22，所述溫度傳感元件22嵌入傳感器芯筒軸18的實體內部，所述傳感器芯筒軸18套在預應力鋼束的波紋管15外側，傳感器芯筒軸18外側從內到外依次纏繞感應線圈和激勵線圈，感應線圈和激勵線圈之間鋪設絕緣保護層21，最外層是傳感器保護外殼。傳感器導線14連接數據採集系統5的信號輸入端；數據採集系統的信號輸出端連接數據處理系統5的信號輸入端，所述供電系統4與數據採集系統連接。[0044]所述傳感器芯筒軸18有兩個軸肩，所述軸肩呈階梯狀，激勵線圈19和感應線圈20位於兩個軸肩之間的空間裡。所述傳感器內置集成溫度傳感元件，所述溫度傳感元件用於採集預應力鋼束的溫度值，對採集結果進行溫度修正；所述溫度傳感元件為圓柱體，通過膠固定安裝在傳感器芯筒軸製作成型後的預留孔內，所述溫度傳感元件在安裝固定後距離傳感器芯筒軸的內側壁I釐米處，貼近被測預應力鋼束。所述傳感器導線14採用6芯屏蔽線，由2根連接溫度傳感元件的導線，2根連接激勵線圈和2根連接感應線圈的導線組成。傳感器導線14 一端連接傳感器1，另一端連接數據採集系統5的信號輸入端。所述傳感器I的信號輸出端連接數據採集系統的信號輸入端，數據採集系統的信號輸出端連接數據處理系統5的信號輸入端，所述數據處理單元5是一臺將採集的數據進行數據分析處理，得到預應力鋼束應力並進行顯示的計算機，所述計算機可以是臺式計算 機或是可攜式計算機。所述供電系統與數據採集系統連接，為整個數據採集系統提供持久電量，所述數據採集系統，包括主採集儀2和激勵產生及儲能器3。實施例如下通過供電系統向數據採集採集系統供電，首先數據處理系統向數據採集系統發送採集指令，數據採集系統中的激勵產生及儲能系統向主採集儀發射激勵電壓20V,磁效應傳感器中的激勵線圈產生磁場，磁化磁效應傳感器中的鐵質磁芯物質,之後磁效應傳感器中的磁感應線圈感應到信號，將感應信號返回到數據採集系統的主採集儀中，經過計算電路和濾波處理將採集的信號數據傳送到主控制系統，通過主控制系統的信號轉換器發送至數據處理系統。參見圖2所示，本實用新型測試裝置系統框圖。所述主採集儀包括激勵選擇器、片選開關、感應信號器、計算電路、濾波器、主控制系統和信號通信系統；所述主控制系統還包括中央控制器、激勵控制器、信號轉換器和片選控制器。所示主採集儀用於接收傳感器系統採集的數據，傳感系統將數據傳輸到主採集儀的片選開關，再通過感應信號器、計算電路和濾波電路將所採集的數據通過主控系統的信號轉換器轉換，主控制系統的片選控制器用於控制片選開關，激勵控制器用於控制激勵選擇器，所述激勵選擇器與激勵產生及儲能系統連接。所述信號通信系統用於控制採集到的信號數據傳送，數據處理系統通過RS232通訊接口接收、響應數據處理系統的命令，並將採集結果反饋給數據處理系統。所述數據處理系統安裝有上位機軟體。參見圖3所示，本實用新型裝置的激勵產生及儲能系統的結構示意圖。所述激勵產生及儲能器3，主要由升壓器12和儲能電容13組成，還包括保護殼6、數據電路正極7、控制電路8、接地電路9、高壓輸出正極電路10和輸出電壓正極電路11 ;所述電壓正極電路11連接儲能電容13，儲能電容13通過高壓輸出正極電路10連接升壓器12，升壓器12與數據電路正極7和控制電路8連接，升壓器12與接地電路9連接成迴路。這種預應力鋼束沿程應力分布狀態測試方法，將磁效應傳感器套在測點位置的預應力鋼束波紋管外進行測量時，磁效應傳感器的激勵線圈內通入激勵信號，預應力鋼束被磁化,在鋼束的縱向產生脈衝磁場，因此磁感應線圈中產生感應電壓,通過感應電壓對時間積分可得到積分電壓數值，通過試驗及數據擬合，構件的採集的積分電壓λ與鋼束的應力
σ的關係，可用多次多項式表示，如:σ = C0 + C\x + C2X2 + Ct3X3 ,[0052]式中Cd、C1、C2、C3為對磁效應傳感器標定擬合的係數；通過擬合試驗研究，係數中的、σ3很小，可以忽略，因此此關係式可以簡化為線性公式Ct=Cd+C1Z,便於實際應用。通過磁效應傳感器中的溫度傳感元件測量構件的溫度，消除溫度對傳感器數據的影響。溫度修正公式的形式為
iAj ,Tq)= ,W C/ Γ) +Qi(T-J0)式中T為測量時溫度，%為計算力值採用的溫度，μ{ Χ)為計算溫度下的積分
電壓增量，d.J',T)為測量溫度下的積分電壓增量，α為每攝氏度的積分電壓修正係數，根據傳感器的型號和鋼絞線情況進行溫度標定試驗確定。 根據上述原理，得到的預應力鋼束沿程應力分布狀態的具體測試步驟如下步驟一，標定磁效應傳感器；對磁效應傳感器進行張拉試驗機標定，對工程實際使用的預應力鋼束進行試驗機的張拉試驗，每一個應力控制級別張拉到位後，採集磁效應傳感器數據多次；由標定結果獲得初步的標定公式σ=&-eQ]/t，其中σ -預應力鋼束
應力標定值，X -標定積分電壓值，Cq -標定初始常數，I:-應力標定係數；對磁效應傳感器進行溫度標定，採用溫度控制設備對磁效應傳感器進行加溫及降溫控制，在每個溫度級別，對傳感器進行多次測試數據採集，結合前面張拉試驗結果，獲得公式^^^+卜^化-^/^其中「-標定溫度測試值-標定基準溫度值，4 -標定溫度係數。參見圖4所示，本實用新型的張拉試驗標定磁效應傳感器的數據曲線圖。在磁感應傳感器製作完成後，對磁效應傳感器進行數據測試標定，在不同的拉力級別f的控制下，採集磁效應傳感器感的標定數據積分電壓值K，對獲得的若干組數據進行曲線擬合，得到磁效應傳感器的張拉試驗標定公式。其曲線如圖所示，圖中C(MPa)為張拉控制應力級別，X (V)表示磁效應傳感器的標定電壓數據。張拉力標定數據擬合獲得的公式為σ= [ι-0.5109]/(-1.9488 XICT5)。參見圖5所示，本實用新型的溫度標定磁效應傳感器的數據曲線圖。對磁效應傳感器進行加溫和降溫控制試驗，在每個溫度級別T下，採集磁效應傳感器積分電壓數據X，對比獲得的若干組數據進行擬合，得到磁效應傳感器的溫度標定公式。其曲線如圖，圖中T (0C)為溫度級別，X (V)表示磁效應傳感器的積分電壓採集數據。溫度標定數據擬合公式為χ = -0.0017Γ + 0.4296,最終獲得傳感器的標定公式為σ = [-T+( -28.875)χ 0.0017-0.5109^(-1.9488 XI Ο"5)。步驟二，參見圖8所示，傳感器、波紋管和預應力鋼束使用狀態示意圖。安裝磁效應傳感器，在橋梁結構鋼筋綁紮時布置傳感器線路，將磁效應傳感器同軸套在測點位置的預應力鋼束的波紋管外，傳感器導線從結構中引出，便於傳感器數據測試。步驟三，預應力鋼束張拉前測定傳感器的積分電壓數值，獲得初始狀態積分電壓數據A，代入公式，由此步驟獲得的數據計算標定公式中的C測試公式常數)值，用e替換A，得到公式+e]/*。例如在某實際鋼
束上安裝了磁效應傳感器，在鋼束張拉之前測試初始狀態，獲得傳感器計算公式σ= [x + (i-28.8'75)x0.0017-0.4502]/(-lJ488xlir5)。步驟四，預應力鋼束張拉後測定傳感器的積分電壓值z及溫度測試值U步驟五，計算預應力鋼束應力值；根據步驟一及步驟三的標定結果，由步驟四獲得的積分電壓數值z及溫度測試值 ，計算預應力鋼束應力測試值σ ,通過上位機軟體分析計算獲得測點位置的預應力鋼束應力。步驟六，得到預應力鋼束沿程應力分布狀態，用視圖顯示；由數據分析處理系統分 析預應力鋼束上各測點位置的預應力鋼束應力，根據離散測點的預應力鋼束應力值，得到預應力鋼束沿長度方向的應力分布狀態，並用視圖顯示。上述步驟三至步驟六，具體檢測流程參見圖9所示，本實用新型檢測部分的流程圖。本實用新型以預應力鋼束本身產生變化時其周圍包裹的磁效應傳感器的線圈能夠感應到其磁導率的變化的原理為基礎，先將傳感器線路連接到主採集儀上，開啟主採集儀及計算機，開啟數據處理系統軟體，測試計算機同主採集儀通訊正常，數據處理系統向主採集儀發射指令，激勵產生及儲能器中的升壓器產生指定的激勵電壓並儲存在儲能電容中，數據處理系統向主採集儀發射指令，主採集儀通過片選控制器及片選開關選擇目標傳感器，由激勵產生及儲能器向目標傳感器發射激勵電壓。主採集儀感應信號器採集傳感器感應電壓信號。主採集儀計算電路對感應信號數據進行初步計算。主採集儀濾波器對初步計算數據濾波處理。主採集儀信號轉換器將濾波後數據轉化成電壓數據。採集電壓數據傳輸到數據處理系統，由數據處理系統。數據處理系統中對獲得的各傳感器數據進行處理，得到預應力鋼束沿程應力狀態結果，並通過視圖方式顯示。參見圖6所示，本實用新型測試預應力鋼束沿程分布狀態圖。當磁效應傳感器在橋梁結構預應力鋼束外安裝、布置在預應力鋼束沿長度方向的各重要位置後，經過數據採集系統對各磁效應傳感器的數據進行採集，對獲得數據經過數據處理系統的分析處理得到各離散測點的預應力鋼束應力數值，由各離散測點數據可以得到預應力鋼束沿長度方向的預應力分布狀態圖。圖中C(MPa)為應力測試結果，S (m)表示距預應力鋼束張拉端的長度。具體實施例按照步驟一至步驟四，經過主採集儀處理得到磁效應傳感器的積分電壓值O. 4227V，溫度測試值27. 25 °C，將積分電壓數值傳輸到數據處理系統中，由軟體利用步驟三獲得的公式計算得到預應力鋼束目前的預應力值為1353. 4MPa。同理由一根預應力鋼束上的多個傳感器單元，採集計算獲得了鋼束上若干離散測點的預應力值為1353. 4MPa、1307. lMPa、1300. 2MPa、1259. 9MPa，由離散測點的預應力值分析處理即得到預應力鋼束沿程應力分布狀態測試結果，所得到的預應力鋼束沿程分布狀態成果圖。
權利要求1.一種預應力鋼束沿程應力分布狀態測試裝置，包括傳感器(I)、數據採集系統、數據處理系統(5)和供電系統(4)，其特徵在於所述傳感器(I)是沿預應力鋼束(16)的長度方向間隔分布的磁效應傳感器，每個磁效應傳感器包括傳感器導線(14 )、傳感器保護外殼(17 )、傳感器芯筒軸(18 )、激勵線圈(19 )、感應線圈(20 )、絕緣保護層(21)和溫度傳感元件(22),所述溫度傳感元件(22)嵌入傳感器芯筒軸(18)的實體內部，所述傳感器芯筒軸(18)套在預應力鋼束的波紋管(15)外側，傳感器芯筒軸(18)外側從內到外依次纏繞感應線圈和激勵線圈，感應線圈和激勵線圈之間鋪設絕緣保護層(21)，最外層是傳感器保護外殼，傳感器導線(14)連接數據採集系統(5)的信號輸入端；數據採集系統的信號輸出端連接數據處理系統(5)的信號輸入端，所述供電系統(4)與數據採集系統連接。
2.根據權利要求I所述的預應力鋼束沿程應力分布狀態測試裝置，其特徵在於所述數據採集系統，包括主採集儀(2)和激勵產生及儲能器(3);所述激勵產生及儲能器(3)，主 要包括升壓器(12)和儲能電容(13);還包括激勵產生及儲能器保護殼(6)、數據電路正極(7)、控制電路(8)、接地電路(9)、高壓輸出正極電路(10)和輸出電壓正極電路(11);所述電壓正極電路(11)連接儲能電容(13 )，儲能電容(13 )通過高壓輸出正極電路(10 )連接升壓器(12)，升壓器(12)與數據電路正極(7)和控制電路(8)連接，升壓器(12)與接地電路(9)連接成迴路；所述主採集儀(2)包括激勵選擇器、片選開關、感應信號器、計算電路、濾波器和主控制系統；所述主控制系統包括中央控制器、激勵控制器、信號轉換器和片選控制器。
3.根據權利要求I或2所述的預應力鋼束沿程應力分布狀態測試裝置，其特徵在於所述數據處理系統(5)是一臺將採集的數據進行數據分析處理，得到預應力鋼束應力並進行顯示的計算機，所述計算機是臺式計算機或是可攜式計算機。
4.根據權利要求I或2所述的預應力鋼束沿程應力分布狀態測試裝置，其特徵在於所述數據採集系統通過通訊接口接收、響應數據處理系統的命令，並將採集結果反饋給數據處理系統(5)。
5.根據權利要求I或2所述的預應力鋼束沿程應力分布狀態測試裝置，其特徵在於所述傳感器芯筒軸(18)有兩個軸肩，所述軸肩呈階梯狀，激勵線圈(19)和感應線圈(20)位於兩個軸肩之間的空間裡。
6.根據權利要求I或2所述的預應力鋼束沿程應力分布狀態測試裝置，其特徵在於所述傳感器(I)內置集成溫度傳感元件(22 )，所述溫度傳感元件用於採集預應力鋼束的溫度值，對採集結果進行溫度修正；所述溫度傳感元件為圓柱體，通過膠固定安裝在傳感器芯筒軸(18)製作成型後的預留孔內，所述溫度傳感元件在安裝固定後距離傳感器芯筒軸的內側壁I釐米處，貼近被測預應力鋼束。
7.根據權利要求I或2所述的預應力鋼束沿程應力分布狀態測試裝置，其特徵在於所述傳感器導線(14)採用6芯屏蔽線，由2根連接溫度傳感元件的導線，2根連接激勵線圈和2根連接感應線圈的導線組成。
專利摘要一種預應力鋼束沿程應力分布狀態測試裝置，包括傳感器、數據採集系統、數據處理系統和供電系統，傳感器傳感器導線、傳感器保護外殼、傳感器芯筒軸、激勵線圈、感應線圈、絕緣保護層和溫度傳感元件，所述溫度傳感元件嵌入傳感器芯筒軸的實體內部，所述傳感器芯筒軸套在預應力鋼束的波紋管外側，傳感器芯筒軸外側從內到外依次纏繞感應線圈和激勵線圈，感應線圈和激勵線圈之間鋪設絕緣保護層，最外層是傳感器保護外殼。本實用新型採用整體式的測量手段，能直觀反映預應力鋼束沿長度方向各應力分布狀態，並採用非接觸式傳感器併集成溫度傳感元件，無需和預應力鋼束直接接觸，有效降低施工中傳感器被損壞的風險，保證測試數據不受溫度影響更準確。
文檔編號G01L1/12GK202614430SQ201120572360
公開日2012年12月19日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者張勁泉, 傅宇方, 鄭毅, 李萬恆, 程壽山 申請人:交通運輸部公路科學研究所