一种基于压电阻抗法的桥梁拉索锈蚀监测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及桥梁拉索锈蚀监测领域，尤其涉及一种基于压电阻抗法的桥梁拉索锈蚀监测系统及方法。
【背景技术】
[0002]桥梁拉索锈蚀是拉索最普遍、最严重的损伤形式，拉索锈蚀损伤与拉索的安装、载荷和防护措施等有关。目前拉索锈蚀的检测方法主要有:
[0003](I)人工检测方法:主要检查拉索系统是否发生锈蚀，各紧固件是否松动等，该方法直观可靠，但检测范围有限，难以对突发性事故进行及时监测；
[0004](2)超声波检测方法:主要用于检测平行钢丝或者钢线表面裂纹、锈坑，但难以对截面形状复杂的拉索锈蚀进行准确定位，超声波仅能进行表面检测，存在较大检测盲区。
[0005](3)放射线检测法:可以检测拉索内部损伤与缺陷，但射线装置往往较大，不适用大型结构的监测。
[0006](4)声发射方法:主要用于拉索内断丝的监测，但是信号衰减大，也不适用于大型结构的监测。
[0007](5)漏磁方法:适用于拉索自由段腐蚀及断丝，但工作效率低，检测精度灵敏度不尚O
[0008](6)电化学方法:主要针对单根钢筋或钢绞线，对多根平行钢丝或者钢绞线组成的缆索检测效果欠佳，受区域环境因素如温度、温度影响显著。
[0009](7)基于锈蚀膨胀的光纤栅监测方法:基于钢筋受蚀膨胀机理，避免了干扰腐蚀界面，但透气胶层与缠绕的光纤实质上影响了离子的侵入，与真实腐蚀环境存在差别，且膨胀受混凝土挤压限制，其灵敏性和有效性尚待工程检测。
[0010](8)基于平面应力状态应力集中的检测方法:该方法通过检测因锈蚀引起的应力突变来判断锈蚀程度、锈蚀速率和锈蚀裂纹深度，由于光纤设备成本高，制约了该方法的广泛使用，同时该方法对加工、安装精度要求较高，也不利于它的推广应用。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于提供一种基于压电阻抗法的桥梁拉索锈蚀监测系统及方法，在不影响拉索实际受力状态的条件下，通过在拉索外壁或端面贴设压电陶瓷薄膜，并应用阻抗分析仪分析拉索阻抗的变化情况，以此实现对拉索锈蚀情况的监测。
[0012]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0013]—种基于压电阻抗法的桥梁拉索锈蚀监测系统，包括贴设在桥梁拉索外壁或端面上的压电陶瓷薄膜，连接于所述压电陶瓷薄膜的阻抗分析仪，以及连接于阻抗分析仪的监测报警装置。
[0014]作为优选，所述阻抗分析仪通过信号传输电缆连接于压电陶瓷薄膜，向压电陶瓷薄膜发送扫频电压信号的同时接受压电陶瓷薄膜反馈的阻抗信号。
[0015]作为优选，所述压电陶瓷薄膜贴设在桥梁拉索的外壁上时，所述压电陶瓷薄膜外侧设有保护钢套。
[0016]作为优选，所述压电陶瓷薄膜通过AB胶固定在桥梁拉索外壁或端面上。
[0017]作为优选，所述压电陶瓷薄膜表面涂覆有防水层。
[0018]本发明还采用以下技术方案:
[0019]—种基于压电阻抗法的桥梁拉索锈蚀监测方法，包括以下步骤:
[0020]在桥梁拉索上贴设压电陶瓷薄膜；
[0021]阻抗分析仪周期性发射扫频电压信号给所述压电陶瓷薄膜，同时接收所述压电陶瓷薄膜反馈的阻抗信号，并将所述阻抗信号转换成阻抗值；
[0022]监测报警装置接收阻抗分析仪发送的阻抗值，将所述阻抗值与预设阻抗值比较，并根据比较结果判断桥梁拉索锈蚀状态。
[0023]作为优选，所述在桥梁拉索上贴设压电陶瓷薄膜包括:
[0024]在桥梁拉索上表面或端面与电陶瓷薄膜之间粘贴AB胶，并固化预设时间。
[0025]作为优选，所述在桥梁拉索上贴设压电陶瓷薄膜之前还包括:
[0026]在所述桥梁拉索上表面或端面选取待贴位置；
[0027]对所述待贴位置进行打磨，并通过无水酒精清洗干净。
[0028]作为优选，还包括:
[0029]在所述阻抗值超过预设阻抗值时，监测报警装置进行锈蚀报警。
[0030]作为优选，还包括:
[0031 ]对所述压电陶瓷薄膜表面涂覆防水层。
[0032]本发明的有益效果:在拉索外壁或端面贴设压电陶瓷薄膜，并通过阻抗分析仪向压电陶瓷薄膜发送扫频电压信号，并记录下压电陶瓷薄膜反馈的阻抗值。随着拉索不断发生锈蚀时，阻抗分析仪记录的阻抗值会产生相应的变化，根据该变化能够实现对拉索锈蚀情况的监测。
【附图说明】
[0033]图1是本发明监测系统的结构示意图；
[0034]图2是本发明监测系统的逻辑结构示意图；
[0035]图3是本发明监测系统的压电陶瓷薄膜位于拉索外壁的结构示意图；
[0036]图4是本发明监测系统的压电陶瓷薄膜位于拉索端面的结构示意图；
[0037]图5是本发明监测方法的流程图。
[0038]图中:
[0039]1、桥梁拉索;2、压电陶瓷薄膜;3、阻抗分析仪;4、监测报警装置。
【具体实施方式】
[0040]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0041 ] 实施例1:
[0042]本发明提供一种基于压电阻抗法的桥梁拉索锈蚀监测系统，其采用压电阻抗法对桥梁拉索表面锈蚀变化的长期监测，具体的，如图1-4所示，该监测系统包括贴设在桥梁拉索I外壁或端面上的压电陶瓷薄膜2，连接于压电陶瓷薄膜2的阻抗分析仪3，以及连接于阻抗分析仪3的监测报警装置4，其中:
[0043]压电陶瓷薄膜2可通过AB胶粘贴固定在桥梁拉索I的外壁或端面上(图3以及图4所示)，具体粘贴在桥梁拉索I的哪个位置，可根据需要设置。上述压电陶瓷薄膜2在粘贴在桥梁拉索I上时，可以在该压电陶瓷薄膜2表面涂覆防水层来进行防水处理，优选的，本实施例中防水层采用硅胶，即在压电陶瓷薄膜2表面涂覆硅胶进行防水。当然，也可以是其他防水材料，例如环氧树脂材料等，具体可根据实际需要选用。
[0044]当压电陶瓷薄膜2贴设在桥梁拉索I的外壁上时，该压电陶瓷薄膜2外侧设有保护钢套(图中未示出)，该保护钢套能够防止桥梁拉索I振动过程中损坏压电陶瓷薄膜2。当压电陶瓷薄膜2贴设在桥梁拉索I的端面上时，则可选择性的设置保护钢套。
[0045]上述阻抗分析仪3通过信号传输电缆连接于压电陶瓷薄膜2，向压电陶瓷薄膜2发送扫频电压信号，并同时接受压电陶瓷薄膜2反馈的阻抗信号，其将压电陶瓷薄膜2反馈的阻抗信号转换成阻抗值，并发送给监测报警装置4。
[0046]上述监测报警装置4接收到阻抗分析仪3发送的阻抗值后，根据已设置好