一种内置式索力传感器的制作方法

本实用新型涉及一种内置式索力传感器，涉及到索力测量、结构安全监测领域。

背景技术：

索力的变化是衡量钢缆索结构是否处于正常营运状态的重要标志。钢缆索是一种内部高次超静定结构，通过调整拉索的索力可以使钢缆索的线形和内力达到理想状态。但是，如果实际索力偏离了设计索力，这种偏离不仅会使钢缆索之间产生偏载（偏载是导致钢缆索断裂的主要原因之一），也会使索塔和主梁产生弯矩。通过对钢缆索索力的在线监测，不仅获得钢缆索索力的动态变化趋势，为总体上评价钢缆索的技术状况提供依据，同时也能在一定程度上发现拉索的锚固系统、防护系统是否完好，钢索是否发生锈蚀等，为钢缆索的及时维护提供客观依据。

传统索力测量的方法主要有承压式压力传感器，即锚索计、压力环类传感器，由于采用直接承压式测量，传感器的体积较大，安装难度较大。同时由于此类传感器与索体属于两种结构，在实际设计应用时往往造成安装尺寸的兼容性问题，存在一定的不足。

近年来，各科研院校、单位设计出一种内置式光纤光栅传感器，即将光纤光栅传感器熔接于索体内部，当索力发生变化时，光纤光栅内部应力发生变化，对反射光波长产生相移，采集装置通过测量发射波长的变化得到索力值。但该产品实际应用效果不佳，主要原因是缆索在生产、运输、吊装过程中环节极易造成光纤光栅传感器的损坏，且由于是内置式，损坏后无法修复，因此实际推广应用还存在一定的难度。

传统索力测量方法或产品在一段时间内，有一定的应用，例如锚索计和压力环传感器测量索力，但其安装难度、体积等问题影响一定的推广应用光纤光栅式传感器由于其自身防护性能低，极易受到外力的破坏，因此光纤光栅式传感器实际的存活率低，难以推广应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种内置式索力传感器，可在缆索制造生产过程中将传感器安装与缆索索体，不影响拉索自身外观和体积，可用于缆索索力测量。

本实用新型要解决的技术问题就在于：1）解决现有内置式光纤光栅类传感器自身稳定性可靠性的问题。2）传感器采用内置式，不影响索体自身结构和尺寸。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的以下技术方案：

一种内置式索力传感器，该传感器装置它包括一根镀锌钢丝和振弦式应变计；

所述镀锌钢丝与振弦式应变计通过安装转接头进行连接；

在镀锌钢丝的两端设置有螺纹头；

在振弦式应变计上连接有振弦传感器信号线。

所述镀锌钢丝的直径为6-8mm。

本内置式索力传感器与其他等长度的镀锌钢丝同时捆扎，通过螺纹头固定在缆索锚头的两端，振弦传感器信号线牵至缆索两端处引出。

本内置式索力传感器外表面包裹有索体的PE防护层。

为了提高索力传感器敏感元件的可靠性，避免光纤光栅式传感器防护性能低的缺点，本装置采用振弦式应变计作为敏感部件。振弦传感器因其结构简单、稳定性高、抗干扰能力强、测量精度高等优点普遍应用于岩土工程监测行业，具有很大的市场使用率。振弦式传感器是目前国内外普遍重视和广泛应用的传感器。振弦式传感器具有结构简单、坚固耐用、抗干扰能力、测值可靠、精度与分辨力高和稳定性好等优点；其输出为频率信号，便于远距离传输，广泛应用于岩土工程中。

振弦式传感器的一般工作原理是：振弦放置在磁场中，一定方式对振弦加以激振后，振弦将会发生共振，共振的弦线在磁场中作切割磁力线运动，可在拾振线圈中感应出电势，感应电势的频就是振弦的共振频率。由力学原理可知，振弦的共振频率与弦线所承受的张力或拉力与传感器所承受的压力或位移成线性关系，因此测得振弦的共振频率即可求出待测物理量。

本实用新型采用振弦式应变计、7mm镀锌钢丝、安装接头组成。实际使用时，测量用镀锌钢丝两头固定于缆索锚头两端，中间通过安装头将应变计与镀锌钢丝固定。镀锌钢丝两端通过螺纹安装头固定于缆索两端的锚头。使得缆索与测量钢丝、测量钢丝与应变计均采用刚性连接。当缆索受到拉力时，同时作用力与测量钢丝，因此，通过测量钢丝的应变值得到实际索力值。由于振弦式传感器属于机械结构传感器，结构稳定可靠，防护性能高。具备工程应用的特性。

本实用新型的有益效果：

综上所述，在生产缆索时，可将本装置安装与缆索索体，不影响缆索原有体积大小。通过内置于缆索索体，测量钢丝与缆索采用刚性连接，通过测量钢丝的应变值得到索力值。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图2为本实用新型安装后成品缆索示意图

图2中：11是缆索锚头； 12锚圈螺母； 13是锚杯；14是索体的PE防护层； 15是内置式索力传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述：

一种内置式索力传感器，该传感器装置它包括一根镀锌钢丝2和振弦式应变计4；

所述镀锌钢丝2与振弦式应变计4通过安装转接头3进行连接；

在镀锌钢丝2的两端设置有螺纹头1；

在振弦式应变计4上连接有振弦传感器信号线5。

所述镀锌钢丝2的直径为6-8mm。

本内置式索力传感器15与其他等长度的镀锌钢丝同时捆扎，通过螺纹头1固定在缆索锚头11的两端，振弦传感器信号线5牵至缆索两端处引出。

本内置式索力传感器15外表面包裹有索体的PE防护层14。