基于频率法的无线索力监测系统

一、索力监测的必要性

随着材料科学桥梁工程技术的发展，桥梁跨度不断增大。索结构在大跨度桥梁工程中得到了广泛的应用，包括：钢管混凝土拱桥中的吊杆、斜拉桥的斜拉索、悬索桥的主缆和吊索、斜拉一悬索组合体系桥梁的吊杆索等。特大跨桥梁中采用以斜缆为主的空间网状承重体系或采用悬索加斜拉的混合体系。

索作为柔性构件，有索参与的结构都存在找形和找力的问题，拉索的最终外形和内力很大程度上取决于对索的张拉过程。另一方面，在工程结构使用过程中，拉索往往由于腐蚀和振动等原因受到损害，导致拉索的索力松弛。作为张拉结构的重要构件，拉索的损害将会给结构带来灾难性的后果。受到损坏的拉索，索力将发生变化，而变化的索力会影响结构内力分布和结构线型，因此索力可以作为结构健康状态评估的重要指标。所以，在整个工程施工和使用期限内，都必须准确地了解索力的状况。

二、索力测试技术比较

目前，索力测试大概有压力表测试法，压力传感器测试法，频率法，振动波法，三点弯曲法，磁通量法，除此之外，测试索力的方法还有电阻应变片测试法、吊杆索伸长量测试法、索拉力垂度测试法，这三种方法仅在理论上可行，实际操作中存在困难，一般不予采用。上述方法中，目前只有前三种在现场测试中得到广泛应用。其中压力表测试法仅适用于正在张拉的吊杆索索力测试，很难对已经张拉到位的吊杆索索力进行复测。压力表测试法测试精度较高，很适合对正在张拉的吊杆索索力测试。虽然该法也可用于对己经张拉到位的吊杆索索力测试，但考虑到经济原因，一般不予采用（若用此法测量张拉到位的吊杆索索力，须在每根吊杆索的锚固端安装一个压力传感器，花费很大费用较高)。频率法不仅具有测试仪器同趋小型化、携带方便、容易安装、可以重复使用的优点而且其测试精度高，因此频率法成为目前索力测试的最佳选择。

三、频率法测试原理

拉索频率测定法是根据斜拉索自由振动时拉力与振动频率关系进行间接测量，先测定拉索的固有频率，然后根据索力与固有频率的关系换算得到张力。拉索自由振动微分方程为：

四、无线索力测试系统

1、无线加速度传感器

wuxiiot传感的无线加速度传感器采用最先进的无线物联网技术——LORA技术，同时具有低功耗和长距离通信的特性，通信距离可达5km，传感器引进欧洲专利技术的三轴加速度传感单元，具有结构固定、功耗低、稳定性好等特点，无线加速度传感器使用简单，可用于振动测试、撞击测试等领域。

产品特点

●  超低功耗，使用寿命＞10年@每小时采集并发送一组数据

●  长距离通信，相邻通信节点距离可达5km以上

●  无线自组网功能，传感器能够与LORA数据接收器自动完成组网，网络连通率高

●  外形小巧，重量轻，方便安装

●  无活动部件，可靠性高

产品参数

2、LoRa数据接收器

wuxiiot传感的MMS-F-1000型LoRa数据接收器能为各种LoRa无线传感器提供网络路由，接收网络范围内所有传感器发送的数据，同时把接收到数据进行打包并通过USB接口传输给后台的解调软件，MMS-F-1000型LoRa数据接收器采用USB供电，使用方便，配合笔记本电脑和解调软件，非常适用于工程现场的临时数据采集和分析。

产品特点

●  长距离通信，网络覆盖半径可达5km以上

●  自动组网，无需现场配置

●  外形小巧，重量轻，使用方便

产品参数