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基于磁电复合材料的钢缆索力检测技术研究
| 论文题名： | 基于磁电复合材料的钢缆索力检测技术研究 |
| 关键词： | 钢缆索;索力检测;传感器;磁电复合材料;温度补偿;桥梁监测 |
| 摘要： | 随着跨江跨海大桥的不断普及，钢缆索力检测作为桥梁健康监测的重要手段在工程上得到广泛应用，索力检测准确与否直接关系到桥梁施工质量和安全运营，已成为公共安全领域的一个重大课题。基于磁电复合材料的索力传感检测方法是运用磁弹效应原理，将钢缆索本体作为传感器铁芯，利用磁特性与所受张力的内在联系，通过检测磁电复合材料输出诱导电压，实现钢缆索力精确测量。为了实现磁电复合材料索力传感检测技术的工程应用，论文对传感器系统结构、制备工艺、磁路等效方法、温度补偿技术开展了以下理论与试验研究工作： 1、针对钢缆索结构高精度、高稳定性的检测要求，设计制备了多层磁电复合材料的磁弹性索力传感器。在最优结构参数条件下，运用环氧树脂、银导电胶粘结技术和涂胶厚度控制技术，制备成层状磁电复合材料。设计了漏磁场小、抗干扰好的磁回路结构，通过有限元方法获得复合材料驱动磁场和偏置磁场最优工作范围，并进行了传感器精度试验和响应时间试验。研究表明，磁弹性索力传感器测量精度高，响应较快，完全满足索力检测要求。 2、针对磁弹性索力传感器工程应用安装维护难题，提出了旁路结构索力传感器。应用磁路定律和等效磁路法，系统分析了套筒式索力传感器的磁路结构。基于磁路等效原理，设计了能够满足工程应用的旁路式结构索力传感器，并对两种传感器进行了试验对比研究。结果表明，旁路式传感器精度能够满足索力检测要求，长期工作条件下，测量精度高于套筒式传感器。 3、针对磁弹性索力传感器性能受内外部温度影响的特点，在分析温度影响机理的基础后，基于旁路式结构提出了差动式温度补偿结构,设计了相应的温度补偿电路,系统地做了温度补偿试验研究。研究表明，差动式索力传感器精度满足索力检测要求，而且能够实现全温度范围内的温度补偿，解决了工程应用和温度补偿两大难题。 理论与试验研究表明了基于磁电复合材料的钢缆索力检测技术适合于复杂多变环境下钢缆索力的高精度、高可靠检测和工程应用。 |
| 作者： | 邵磊 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 冯志敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 宁波大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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