一種導磁性索的高精度索力測試儀及其測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋼棒、鋼拉桿、鋼索的實時索力監測設備，尤其涉及一種導磁性索的高精度索力測試儀及其測試方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]隨著建筑、道路、橋梁、水利等各建筑工程領域的不斷發展，工程安全成了未來發展的重點關注和重視的領域。而安全檢測及監測以及由此提供的預警信息無疑是未來發展的重中之重。
[0004]傳統的索力測試，使用振動法測試，即在兩端固定的索的1/2長度點安裝一個加速度傳感器。索在風荷載等自然激勵下產生振動，由于索的兩端固定，所以加速度傳感器拾取的一階頻率等于索的自振頻率，通過自振頻率和索的邊界條件就可以反算出索力。
[0005]這種索力測試方法缺點鮮明:
O需要邊界條件清晰:索在實際應用中一般有兩種形式:一種索體兩端固定在剛性結構上，例如系桿拱橋、斜拉橋中的索，兩端固定在橋面板和鋼拱圈上或是橋面板和索塔上，這種索體可以使用振動法測試；另一種索體兩端不固定在剛性結構上，例如空間網架、索網幕墻、張弦梁等空間結構體系，這種結構體系，索體兩端的邊界條件并不確定，用振動法是無法計算出索力的。
[0006]2)振動法由于是通過加速度推算頻率，再通過頻率推算索力，計算步驟復雜，而且在加速度推算頻率的過程中容易受到3次諧波的干擾，數據處理存在一定難度。
[0007]因此傳統索力測試方法有其致命的局限性。
[0008]
【發明內容】
[0009]本發明的目的:提供一種導磁性索的高精度索力測試儀及其測試方法，能實時測量索力絕對值，可以對索體進行實時監測，解決了工程監測中的重大技術難題。
[0010]為了實現上述目的，本發明的技術方案是:
一種導磁性索的高精度索力測試儀，包括低噪聲電源管理裝置、升壓裝置、降壓裝置、線性調壓裝置、磁通量傳感器、MOS管、兩個差分運算放大器、兩個模數轉換器、中央處理器、485隔離電路、網卡及SD卡存儲器；所述的升壓裝置的一端與所述的降壓裝置的一端連接，所述的降壓裝置的另一端與所述的線性調壓裝置的一端連接；所述的磁通量傳感器呈環形結構，所述的磁通量傳感器套置在被測索體上，所述的磁通量傳感器的一側兩端分別與所述的線性調壓裝置的另一端、MOS管的一端及其中一個所述的差分運算放大器的一端連接，所述的MOS管的另一端接地，所述的磁通量傳感器的另一側兩端分別與另一個所述的差分運算放大器的一端連接；所述的兩個差分運算放大器的另一端分別與所述的兩個模數轉換器的一端對應連接，所述的兩個模數轉換器的另一端分別與所述的中央處理器對應連接，所述的485隔離電路、網卡、SD卡存儲器的一端分別與所述的中央處理器連接，形成測試儀本體；所述的低噪聲電源管理裝置的輸出端與所述的測試儀本體連接，所述的低噪聲電源管理裝置的另一端接地。
[0011]上述的導磁性索的高精度索力測試儀，其中，所述的網卡為10/100Mb/S自適應工業級芯片 DP83848I_PT_48。
[0012]上述的導磁性索的高精度索力測試儀，其中，還包括看門狗，所述的看門狗與所述的中央處理器連接。
[0013]上述的導磁性索的高精度索力測試儀，其中，所述的升壓裝置為LM2586穩壓器。
[0014]上述的導磁性索的高精度索力測試儀，其中，所述的降壓裝置為LM2596開關型集成穩壓芯片，所述的降壓裝置的可調電壓為33V、25V、15V及9V，所述的降壓裝置內含固定頻率振蕩器、基準穩壓器、保護電路、電流限制及熱關斷電路。
[0015]上述的導磁性索的高精度索力測試儀，其中，所述的線性調壓裝置為TPS7A4701
穩壓器。
[0016]上述的導磁性索的高精度索力測試儀，其中，所述的差分運算放大器為AD8139放大器。
[0017]上述的導磁性索的高精度索力測試儀，其中，所述的模數轉換器為AD7641芯片。
[0018]一種導磁性索的高精度索力測試儀的測試方法，其中，該方法至少包括如下步驟:
步驟1:所述的低噪聲電源管理裝置輸入24V3A電源。
[0019]步驟2:所述的升壓裝置將所述的24V3A電源升高到35V2A電源。
[0020]步驟3:所述的降壓裝置將所述的35V2A電源下降到33V\25V\15V\9V可調電壓，并輸入所述的線性調壓裝置。
[0021]步驟4:在所述的中央處理器中輸入被測索體的直徑、長度、材料性能，所述的中央處理器計算出應該使用的激勵電壓，并存儲此配置信息。
[0022]步驟5:所述的中央處理器計算出的激勵電壓輸入到所述的磁通量傳感器的激勵線圈，產生激勵電流。
[0023]步驟6:所述的激勵電流經過其中一個所述的差分運算放大器放大濾波后，輸入其中一個所述的模數轉換器。
[0024]步驟7:其中一個所述的模數轉換器將模擬信號轉化成數字信號后，輸入所述的中央處理器。
[0025]步驟8:所述的磁通量傳感器的激勵線圈產生磁場，并對被測索體進行勵磁，與此同時，所述的磁通量傳感器的感應線圈，產生感應電壓。
[0026]步驟9:所述的感應電壓經過另一個所述的差分運算發達器放大濾波后，輸入另一個所述的模數轉換器，所述的模數轉換器將模擬信號轉化成數字信號后，輸入所述的中央處理器。
[0027]步驟10:所述的中央處理器通過對激勵電流和感應電壓以及被測索體的配置信息進行計算，計算出實時索力。
[0028]步驟11:所述的SD卡存儲器存儲所述的中央處理器中實時計算出的索力值。
[0029]本發明中被測索體不需要明確邊界條件，幾乎只要是導磁性索就可以使用，應用范圍特別廣泛；各個原件耐久性能好，可以長期野外使用；采用18位精度高速AD，精度高測量準確；采用工業級磁耦合隔離485專用芯片，隔離電壓高達5000V，可抵抗15kV靜電干擾；采用10/100Mb/s自適應工業級網卡芯片，無錯傳輸可達150米。
[0030]
【附圖說明】
[0031]圖1是本發明一種導磁性索的高精度索力測試儀的連接框圖。
[0032]圖2是本發明一種導磁性索的高精度索力測試儀的測試方法的流程圖。
[0033]
【具體實施方式】
[0034]以下結合附圖進一步說明本發明的實施例。
[0035]請參見附圖1所示，一種導磁性索的高精度索力測試儀，包括低噪聲電源管理裝置1、升壓裝置2、降壓裝置3、線性調壓裝置4、磁通量傳感器5、MOS管6、兩個差分運算放大器7、兩個模數轉換器8、中央處理器9、485隔離電路10、網卡11及SD卡存儲器12 ;所述的升壓裝置2的一端與所述的降壓裝置3的一端連接，所述的降壓裝置3的另一端與所述的線性調壓裝置4的一端連接；所述的磁通量傳感器5呈環形結構，所述的磁通量傳感器5套置在被測索體上，所述的磁通量傳感器5的一側兩端分別與所述的線性調壓裝置4的另一端、MOS管6的一端及其中一個所述的差分運算放大器7的一端連接，所述的MOS管6的另一端接地，所述的磁通量傳感器5的另一側兩端分別與另一個所述的差分運算放大器7的一端連接；所述的兩個差分運算放大器7的另一端分別與所述的兩個模數轉換器8的一端對應連接，所述的兩個模數轉換器8的另一端分別與所述的中央處理器9對應連接，所述的485隔離電路10、網卡11、SD卡存儲器12的一端分別與所述的中央處理器9連接，形成測試儀本體；所述的低噪聲電源管理裝置I的輸出端與所述的測試儀本體連接，所述的低噪聲電源管理裝置I的另一端接地。
[0036]485隔離電路10和網卡11可以控制本發明的各種參數，并可實時獲取數據。所述的網卡11為10/100Mb/s自適應工業級芯片DP83848I_PT_48，無錯傳輸可達150米。
[0037]還包括看門狗13，所述的看門狗13與所述的中央處理器9連接。可以在中央處理器9電路緩存擁堵、假死時自動復位，保證本發明長時間連續工作，而不出現宕機。
[0038]所述的升壓裝置2為LM2586穩壓器，是專為回掃、升壓和正激轉換器應用而設計的單片集成電路，可選3.3v/5.0v/12v和電壓可調。
[0039]所述的降壓裝置3為LM2596開關型集成穩壓芯片，所述的降壓裝置3的可調電壓為33V、25V、15V及9V，所述的降壓裝置3內含固定頻率振蕩器(150KHZ)和基準穩壓器(1.23v),并具有完善的保護電路、電