套筒式磁弹索力传感器设计研究.pdf

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1、第23卷第10期传感技术学报V01．23No．1O2010年1O月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSOet．2010DesignofSleeve-TypeMagneto-ElasticCableTensionSensorLIUXiaoliang，CHENWeimin，LIULin，ZHANGPeng，LUOWei，RENLinjiao(＼Chong—qin细gUniversityf，ecChongqing400044，China一，却州一c)JAbstract：Inviewofthecurre

2、ntsituationthatthedesignofsleeve—typemagneto—elasticcabletensionsensormainlydependsonexperience，thedesignmethodofsleeve-typemagneto—elasticcabletensionsensorisproposedbasedondetailedanalysisofsensor’Sprinciple，structuralcharacteristicandmagneticdistribution．Thismetho

3、dcanbeusedtodesigncorespondingsensorsforspecificsizecables．Accordingtoaactualengineeringcable，asensorisde-signedwiththemethod．Finally，simulationofmagneticfielddistributionwithinthesensorandthepullingtensionexperimentarecarriedout．Theresultindicatesthatthesensormeetst

4、hedesireddesignrequirementandthesensorsensitivityis一0．3535mV／MPa．Thisdesignmethodisfeasible．Keywords：sensor；designmethod；magnetoelasticityeffect；tensionexperimentEEACC：7210X；3120Wdoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2010．10．029套筒式磁弹索力传感器设计研究木刘小亮，陈伟民，刘琳，章鹏，罗伟，任林娇(重庆大学光电技术及系统教

5、育部重点实验室，重庆400044)摘要：针对套简式磁弹索力传感器的设计主要凭经验的现状，在详细分析套筒式磁弹索力传感器原理、传感器结构及内部磁场分布的基础上，对传感器的设计进行了研究，提出了能针对具体尺寸缆索设计相应套筒式磁弹索力传感器的设计方法；用此设计方法对某实际工程上应用的缆索的传感器进行设计，并完成传感器内部磁场分布仿真和传感器拉力实验，结果表明：传感器达到预期的设计效果，且传感器灵敏度达一0．3535mV／Mpa，此设计方法可行。关键词：传感器；设计方法；磁弹效应；拉力实验中图分类号：TP212．1文献标识码：A文章编

6、号：1004—1699(2010)10—1510—05磁弹索力测量法以传感器结构简单、成本低廉、1磁弹索力传感器原理及结构分析使用寿命长、安装更换方便等优点成为缆索用户关注的热点之一。在各相关研究机构提出的各种传感要研究能够针对具体尺寸的缆索设计相应传感器结构中，双套筒式和旁路式结构的传感器I4由器的设计方法，必然要结合缆索特点分析传感器原于使用导磁轭铁而存在体积偏大、重量偏重、成本稍理及结构。高的缺点，不适合长期在线索力监测；而套筒式结构工程中的钢缆索由多根小圆柱体钢丝组合而的传感器已经成功应用于国内外大型建筑结构的索成，外面

7、包有一层防护套，如图1(a)所示，单丝之间力监测。然而，从公开报道的资料来看，主存在空气隙，防护套材料在磁性质上近似空气隙，为要对该种结构的传感器进行了实验研究，传感器的分析方便，将缆索等效为图1(b)所示的形式，即把设计一般凭经验和估计，这极大地影响了磁弹索力多根单丝按照截面积相等的原理等效成一根大圆柱传感器的普及。所以有必要深入分析套筒式磁弹索体钢丝，将防护套与单丝之问的空气隙等效为缆索力传感器的原理和结构特点，提出套筒式磁弹索力外圆环形空气隙。因此，可以将钢缆索等效为圆柱传感器的设计方法。体进行分析。项目来源：重庆市科技攻

8、关项目资助(CSTC2008AC2009)“钢缆索索力在线测量的磁弹原理新方法与装置研究”收稿日期：2010—03—31修改日期：2010—04—27第10期．刘小亮，陈伟民等：套筒式磁弹索力传感器设计研究1511单丝断面防护套与空气防护套断面’rS，一，ⅥTr