一種基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于橋梁拉索銹蝕監(jiān)測領(lǐng)域，公開了一種基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測系統(tǒng)，包括貼設(shè)在橋梁拉索外壁或端面上的壓電陶瓷薄膜，連接于所述壓電陶瓷薄膜的阻抗分析儀，以及連接于阻抗分析儀的監(jiān)測報警裝置。本實用新型在不影響拉索實際受力狀態(tài)的條件下，通過在拉索外壁或端面貼設(shè)壓電陶瓷薄膜，并應(yīng)用阻抗分析儀分析拉索阻抗的變化情況，能夠?qū)崿F(xiàn)對拉索銹蝕情況的監(jiān)測。
【專利說明】
一種基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及橋梁拉索銹蝕監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]橋梁拉索銹蝕是拉索最普遍、最嚴重的損傷形式，拉索銹蝕損傷與拉索的安裝、載荷和防護措施等有關(guān)。目前拉索銹蝕的檢測方法主要有:
[0003](I)人工檢測方法:主要檢查拉索系統(tǒng)是否發(fā)生銹蝕，各緊固件是否松動等，該方法直觀可靠，但檢測范圍有限，難以對突發(fā)性事故進行及時監(jiān)測；
[0004](2)超聲波檢測方法:主要用于檢測平行鋼絲或者鋼線表面裂紋、銹坑，但難以對截面形狀復(fù)雜的拉索銹蝕進行準確定位，超聲波僅能進行表面檢測，存在較大檢測盲區(qū)。
[0005](3)放射線檢測法:可以檢測拉索內(nèi)部損傷與缺陷，但射線裝置往往較大，不適用大型結(jié)構(gòu)的監(jiān)測。
[0006](4)聲發(fā)射方法:主要用于拉索內(nèi)斷絲的監(jiān)測，但是信號衰減大，也不適用于大型結(jié)構(gòu)的監(jiān)測。
[0007](5)漏磁方法:適用于拉索自由段腐蝕及斷絲，但工作效率低，檢測精度靈敏度不尚O
[0008](6)電化學(xué)方法:主要針對單根鋼筋或鋼絞線，對多根平行鋼絲或者鋼絞線組成的纜索檢測效果欠佳，受區(qū)域環(huán)境因素如溫度、溫度影響顯著。
[0009](7)基于銹蝕膨脹的光纖柵監(jiān)測方法:基于鋼筋受蝕膨脹機理，避免了干擾腐蝕界面，但透氣膠層與纏繞的光纖實質(zhì)上影響了離子的侵入，與真實腐蝕環(huán)境存在差別，且膨脹受混凝土擠壓限制，其靈敏性和有效性尚待工程檢測。
[0010](8)基于平面應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力集中的檢測方法:該方法通過檢測因銹蝕引起的應(yīng)力突變來判斷銹蝕程度、銹蝕速率和銹蝕裂紋深度，由于光纖設(shè)備成本高，制約了該方法的廣泛使用，同時該方法對加工、安裝精度要求較高，也不利于它的推廣應(yīng)用。
【實用新型內(nèi)容】
[0011]本實用新型的目的在于提供一種基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測系統(tǒng)，在不影響拉索實際受力狀態(tài)的條件下，通過在拉索外壁或端面貼設(shè)壓電陶瓷薄膜，并應(yīng)用阻抗分析儀分析拉索阻抗的變化情況，以此實現(xiàn)對拉索銹蝕情況的監(jiān)測。
[0012]為達此目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0013]—種基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測系統(tǒng)，包括貼設(shè)在橋梁拉索外壁或端面上的壓電陶瓷薄膜，連接于所述壓電陶瓷薄膜的阻抗分析儀，以及連接于阻抗分析儀的監(jiān)測報警裝置。
[0014]作為優(yōu)選，所述阻抗分析儀通過信號傳輸電纜連接于壓電陶瓷薄膜，向壓電陶瓷薄膜發(fā)送掃頻電壓信號的同時接受壓電陶瓷薄膜反饋的阻抗信號。
[0015]作為優(yōu)選，所述壓電陶瓷薄膜貼設(shè)在橋梁拉索的外壁上時，所述壓電陶瓷薄膜外側(cè)設(shè)有保護鋼套。
[0016]作為優(yōu)選，所述壓電陶瓷薄膜通過AB膠固定在橋梁拉索外壁或端面上。
[0017]作為優(yōu)選，所述壓電陶瓷薄膜表面涂覆有防水層。
[0018]作為優(yōu)選，所述防水層材質(zhì)為硅膠。
[0019]本實用新型的有益效果:在拉索外壁或端面貼設(shè)壓電陶瓷薄膜，并通過阻抗分析儀向壓電陶瓷薄膜發(fā)送掃頻電壓信號，并記錄下壓電陶瓷薄膜反饋的阻抗值。隨著拉索不斷發(fā)生銹蝕時，阻抗分析儀記錄的阻抗值會產(chǎn)生相應(yīng)的變化，根據(jù)該變化能夠?qū)崿F(xiàn)對拉索銹蝕情況的監(jiān)測。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2是本實用新型監(jiān)測系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本實用新型監(jiān)測系統(tǒng)的壓電陶瓷薄膜位于拉索外壁的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本實用新型監(jiān)測系統(tǒng)的壓電陶瓷薄膜位于拉索端面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5是本實用新型監(jiān)測方法的流程圖。
[0025]圖中:
[0026]1、橋梁拉索;2、壓電陶瓷薄膜;3、阻抗分析儀;4、監(jiān)測報警裝置。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。
[0028]實施例1:
[0029]本實用新型提供一種基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測系統(tǒng)，其采用壓電阻抗法對橋梁拉索表面銹蝕變化的長期監(jiān)測，具體的，如圖1-4所示，該監(jiān)測系統(tǒng)包括貼設(shè)在橋梁拉索I外壁或端面上的壓電陶瓷薄膜2，連接于壓電陶瓷薄膜2的阻抗分析儀3，以及連接于阻抗分析儀3的監(jiān)測報警裝置4，其中:
[0030]壓電陶瓷薄膜2可通過AB膠粘貼固定在橋梁拉索I的外壁或端面上(圖3以及圖4所示)，具體粘貼在橋梁拉索I的哪個位置，可根據(jù)需要設(shè)置。上述壓電陶瓷薄膜2在粘貼在橋梁拉索I上時，可以在該壓電陶瓷薄膜2表面涂覆防水層來進行防水處理，優(yōu)選的，本實施例中防水層采用硅膠，即在壓電陶瓷薄膜2表面涂覆硅膠進行防水。當(dāng)然，也可以是其他防水材料，例如環(huán)氧樹脂材料等，具體可根據(jù)實際需要選用。
[0031]當(dāng)壓電陶瓷薄膜2貼設(shè)在橋梁拉索I的外壁上時，該壓電陶瓷薄膜2外側(cè)設(shè)有保護鋼套(圖中未示出)，該保護鋼套能夠防止橋梁拉索I振動過程中損壞壓電陶瓷薄膜2。當(dāng)壓電陶瓷薄膜2貼設(shè)在橋梁拉索I的端面上時，則可選擇性的設(shè)置保護鋼套。
[0032]上述阻抗分析儀3通過信號傳輸電纜連接于壓電陶瓷薄膜2，向壓電陶瓷薄膜2發(fā)送掃頻電壓信號，并同時接受壓電陶瓷薄膜2反饋的阻抗信號，其將壓電陶瓷薄膜2反饋的阻抗信號轉(zhuǎn)換成阻抗值，并發(fā)送給監(jiān)測報警裝置4。
[0033]上述監(jiān)測報警裝置4接收到阻抗分析儀3發(fā)送的阻抗值后，根據(jù)已設(shè)置好的阻抗值與橋梁拉索I銹蝕情況的對應(yīng)關(guān)系，即可得知監(jiān)測的橋梁拉索I的銹蝕情況。而且優(yōu)選的，上述監(jiān)測報警裝置4還具有報警功能，具體是將接收到的阻抗分析儀3發(fā)送的阻抗值與預(yù)設(shè)阻抗值進行比較，在阻抗值超過預(yù)設(shè)阻抗值時，監(jiān)測報警裝置4進行報警，提示監(jiān)測人員橋梁拉索I銹蝕嚴重，需要修理。
[0034]實施例2:
[0035]基于實施例1的基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測系統(tǒng)，本實用新型還提供一種基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測方法，如圖5所示，該監(jiān)測方法包括以下步驟:
[0036]S100:在橋梁拉索I上貼設(shè)壓電陶瓷薄膜2;
[0037]即在橋梁拉索I的待貼位置上貼設(shè)壓電陶瓷薄膜2，該待貼位置為橋梁拉索I的上表面或端面的某一處;具體的，在貼設(shè)壓電陶瓷薄膜2時，首先在橋梁拉索I的待貼位置以及壓電陶瓷薄膜2處涂抹AB膠(也可以選用其他膠)，將壓電陶瓷薄膜2粘貼在橋梁拉索I的待貼位置上，并施加一定壓力固化預(yù)設(shè)時間，完成壓電陶瓷薄膜2的貼設(shè)過程，本實施例中，上述預(yù)設(shè)時間優(yōu)選為24小時。
[0038]S110:阻抗分析儀3周期性發(fā)射掃頻電壓信號給壓電陶瓷薄膜2，同時接收壓電陶瓷薄膜2反饋的阻抗信號，并將阻抗信號轉(zhuǎn)換成阻抗值；
[0039]具體的，先在壓電陶瓷薄膜2上焊接信號傳輸電纜，并且通過該信號傳輸電纜連接阻抗分析儀3，該阻抗分析儀3可周期性的發(fā)射掃頻電壓信號給壓電陶瓷薄膜2，并實時的接收壓電陶瓷薄膜2反饋的阻抗信號，并將阻抗信號轉(zhuǎn)換成阻抗值。
[0040]上述的阻抗分析儀3周期性發(fā)射掃頻電壓信號給壓電陶瓷薄膜2是指對橋梁拉索I進行在線監(jiān)測時，可間隔時間的由阻抗分析儀3發(fā)送掃頻電壓信號并記錄下阻抗值，該間隔時間可根據(jù)橋梁及橋梁拉索的運行狀態(tài)實時調(diào)節(jié)。
[0041]S120:監(jiān)測報警裝置4接收阻抗分析儀3發(fā)送的阻抗值，將阻抗值與預(yù)設(shè)阻抗值比較，并根據(jù)比較結(jié)果判斷橋梁拉索銹蝕狀態(tài)。
[0042]即監(jiān)測報警裝置4接收阻抗分析儀3發(fā)送的阻抗值后，將該阻抗值與預(yù)設(shè)阻抗值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果判斷橋梁拉索I的銹蝕狀態(tài)。具體的，上述預(yù)設(shè)阻抗值對應(yīng)有一個橋梁拉索I的銹蝕狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測報警裝置4接收的阻抗值低于該預(yù)設(shè)阻抗值時，可以得知該阻抗值對應(yīng)的橋梁拉索I的銹蝕狀態(tài)優(yōu)于預(yù)設(shè)阻抗值對應(yīng)的橋梁拉索I的銹蝕狀態(tài)；當(dāng)監(jiān)測報警裝置4接收的阻抗值高于該預(yù)設(shè)阻抗值時，可以得知該阻抗值對應(yīng)的橋梁拉索I的銹蝕狀態(tài)差于預(yù)設(shè)阻抗值對應(yīng)的橋梁拉索I的銹蝕狀態(tài)。
[0043]本步驟中，優(yōu)選的，在監(jiān)測報警裝置4接收的阻抗值超過預(yù)設(shè)阻抗值時，監(jiān)測報警裝置4可以進行銹蝕報警，提示監(jiān)測人員橋梁拉索I銹蝕過于嚴重，需要進行修理。
[0044]本實施例中，還可以通過該監(jiān)測報警裝置4預(yù)先設(shè)置阻抗值與橋梁拉索I銹蝕情況的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)該對應(yīng)關(guān)系可以直接得知接收到的阻抗值所對應(yīng)的橋梁拉索I銹蝕狀態(tài)。
[0045]在步驟SlOO之前，本方法還包括:
[0046]在橋梁拉索I的上表面或端面選取待貼位置，該待貼位置用于粘貼上述壓電陶瓷薄膜2;
[0047]隨后對該待貼位置進行打磨，并在打磨光滑后，通過無水酒精將該待貼位置清洗干凈。
[0048]本實施例中，在壓電陶瓷薄膜2粘貼在橋梁拉索I并與阻抗分析儀3連接后，還包括對壓電陶瓷薄膜2表面涂覆防水層，進行防水處理，具體的防水層的材質(zhì)在實施例1中已經(jīng)闡述過，本實施例不再贅述。
[0049]顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為了清楚說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于壓電阻抗法的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括貼設(shè)在橋梁拉索(I)外壁或端面上的壓電陶瓷薄膜(2)，連接于所述壓電陶瓷薄膜(2)的阻抗分析儀(3)，以及連接于阻抗分析儀(3)的監(jiān)測報警裝置(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述阻抗分析儀(3)通過信號傳輸電纜連接于壓電陶瓷薄膜(2)，向壓電陶瓷薄膜(2)發(fā)送掃頻電壓信號的同時接受壓電陶瓷薄膜(2)反饋的阻抗信號。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述壓電陶瓷薄膜(2)貼設(shè)在橋梁拉索(I)的外壁上時，所述壓電陶瓷薄膜(2)外側(cè)設(shè)有保護鋼套。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述壓電陶瓷薄膜(2)通過AB膠固定在橋梁拉索(I)外壁或端面上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述壓電陶瓷薄膜(2)表面涂覆有防水層。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的橋梁拉索銹蝕監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述防水層材質(zhì)為硅膠。
【文檔編號】G01N27/04GK205484168SQ201620080407
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月27日
【發(fā)明人】宋鋼兵
【申請人】江蘇三川智能科技有限公司