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原文传递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

专利名称：	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
摘要：	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。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	西南大学
发明人：	江胜华;王浩;刘奥洲;李豪刚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910774134.1
公开号：	CN110455910A
代理机构：	重庆鼎慧峰合知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	杨云川
分类号：	G01N27/82(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	400715重庆市北碚区天生路2号
主权项：	1.一种基于磁场梯度张量的斜拉桥拉索锈蚀损伤监测系统，其特征在于，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。 2.根据权利要求1所述的基于磁场梯度张量的斜拉桥拉索锈蚀损伤监测系统，其特征在于，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。 3.根据权利要求2所述的基于磁场梯度张量的斜拉桥拉索锈蚀损伤监测系统，其特征在于，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。 4.一种基于磁场梯度张量的斜拉桥拉索锈蚀损伤监测方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)将拉索分成若干区段进行监测，从拉索的某区段一端开始，锈蚀损伤测量探头沿着拉索朝区段的另一端匀速移动，锈蚀损伤测量探头的xoz平面与铅垂面平行，锈蚀损伤测量探头的z方向始终与拉索的长度方向平行且相对距离保持不变，在沿着一根拉索移动过程中，锈蚀损伤测量探头的x和y方向均保持不变，锈蚀损伤的测量探头的移动速率v为： v＝dresf (1) 式中，dres为预先指定的锈蚀损伤监测的分辨率，f为三轴磁传感器的采样频率； (2)在选择的拉索区段内，锈蚀损伤测量探头在拉索上的位置为zi＝dres·i，其中i＝0…n，n表示该区段监测完需要测试的次数，得到x、y和z方向的磁感应强度Bx(zi)，By(zi)和Bz(zi)； (3)计算总磁感应强度Bt(zi)： (4)选择的拉索区段内位置zi处的磁感应强度沿z方向的梯度：式中，Bx(zi)和Bx(zi-1)分别为位置zi和zi-1处的x方向的磁感应强度；By(zi)和By(zi-1)分别为位置zi和zi-1处y方向的磁感应强度；Bz(zi)和Bz(zi-1)分别为位置zi和zi-1处的z方向的磁感应强度，Bxz(zi)，Byz(zi)和Bzz(zi)分别为Bx(zi)，By(zi)，Bz(zi)沿z方向的梯度； (5)选择的拉索区段内位置zi处的总磁感应强度沿z方向的梯度： (6)测试完成后，对测试区段的拉索的磁场梯度取平均值：式中，E(\|Bxz,j\|)、E(\|Byz,j\|)、E(\|Bzz,j\|)和E(\|Btz,j\|)分别为Bxz(zi)，Byz(zi)、Bzz(zi)和Btz(zi)在测试区段内绝对值的平均值； (7)分别通过四个磁场梯度计算拉索的锈蚀损伤率：式中，ηxz,j、ηyz,j、ηzz,j和ηtz,j分别为通过Bxz(zi)，Byz(zi)、Bzz(zi)和Btz(zi)四类磁场梯度计算得到的锈蚀率，kj为与拉索钢丝中心至三轴磁传感器探头中心的距离相关的修正系数；kj计算公式如下：式中，sj-1和sj分别第j-1次监测和第j次监测过程中拉索中心至三轴磁传感器探头中心的距离； (8)计算拉索的锈蚀损伤率 (9)通过选择区段的拉索锈蚀损伤率与允许的极限锈蚀率ηlim对比，进行安全评价和预警； (10)按照前述步骤对斜拉桥拉索的所有区段进行监测计算，分别得到拉索所有区段的锈蚀率，分别进行安全评价和预警； (11)通过定期监测计算，得到随时间变化的一系列的锈蚀率，计算随时间变化的锈蚀率梯度，通过锈蚀率的演化，进行拉索锈蚀损伤率的评价与预警。
所属类别：	发明专利