07磁弹仪及软件使用手册.doc

磁通量索力测量系统磁弹仪及软件用户指南柳州欧维姆结构检测技术有限公司2010年12月OVM 磁弹仪及软件用户指南 质量保证承诺仪器出厂时已经过严格测试，性能正常。正常使用条件下质保期为壹年，终身有偿服务。本仪器出现故障，公司接到通知后48小时内给予响应。下列情况虽在有效保证期内，亦得酌情收取技术或材料费： 不可抗拒力，天灾地变而损坏 操作者过失操作导致故障 未按规定使用电源电压导致损坏 自行拆修、改装而导致损坏 借给他人使用以致损坏 自行校正而导致故障 转移或运送不慎而导致故障 己过质保期限20磁通量索力测量系统介绍磁通量索力测量系统主要包括： CCT磁通量传感器 磁弹仪 开关箱 数据采集软件安全事项 在您使用本产品之前，请仔细阅读本指南提供的相关信息 本产品产生450伏的电压，使用人员应小心操作以免受伤害。使用人员应经过培训熟练掌握后，才能进行操作 灰尘、潮湿以及剧烈的温度变化都会影响本产品的使用寿命，因此请避免放置在这些地方。 请勿将磁弹仪放在容易摇晃的地方，以免掉落损坏。 当您使用完毕本产品时，请确定电源线已经拔掉。 若在本产品的使用上有任何的技术问题，请与本公司技术人员直接联系 如果仪器有故障或不同程度的损坏，请不要自行尝试修复，应与本公司技术人员联系进行修复。技术支持联系方式： 电话：07723170980 传真：07723170980 地址：广西柳州市龙泉路3号目 录第1章 包装说明4第2章 概述5第3章 硬件系统8第4章 磁弹仪面板介绍与操作使用11第5章 软件使用与现场测量13第6章 仪器使用注意事项18第1章 包装说明请确认产品包装是否完整，如果有包装损坏或任何配件短缺，请尽快与我们联系l 磁弹仪 一台l 磁弹仪电源线 一根l 用户指南 一份第2章 概述磁通量索力测量系统采用最新的无损检测技术，结合结构工程学、电磁学以及材料学等多学科领域的理论进行设计。可以进行铁磁性材料在承受拉压应力状态下的应力或张力测量，测量准确度等级可以达到3级以上，可应用在建筑工程、桥梁工程、地下工程、边坡工程、水电工程等多方面的无损检测。应用范围l 斜拉桥斜拉索的索力测试l 系杆拱桥的吊杆和系杆的索力测试l 悬索桥的缆索体系的索力测试l 悬索结构拉索的索力测试l 张拉结构中张拉构件的张拉力测试l 预应力混凝土结构中的体外索和预应力筋的张力测试l 岩土工程的地锚索力测试l 水电工程的环锚索力测试基本原理 磁通量传感器是基于铁磁性材料的磁弹效应原理制成。即当铁磁性材料承受的外界机械荷载发生变化时，其内部的磁化强度（磁导率）发生变化，通过测量铁磁性材料制成的构件的磁导率变化，来测定构件的内力。磁通量传感器的结构简图如图2-1所示，由初级线圈、次级线圈、温度传感器组成。将磁通量传感器穿心套在导磁材料构件外面进行测量时，初级线圈内通入脉冲电流，构件被磁化，会在构件的纵向产生脉冲磁场。由于电磁感应，在次级线圈中产生感应电压，由感应电压的积分值计算构件的磁导率。测量原理见图2-2。相对磁导率计算公式为式中为传感器面积，与传感器型号大小有关；为构件的净面积，与测量构件的大小有关；为传感器内含构件测量时的积分电压值；为传感器内不含构件测量时的积分电压值，即空载值。构件的磁导率增量与内力的关系，可用三次方程表示式中，为标定拟合系数；为测量时构件的磁导率相对于构件零力状态时磁导率的增量。温度传感器用于测量构件的温度，以便消除温度影响。温度修正公式为式中测量时温度，为计算力值采用的标准温度（20），为标准温度（20）下的磁导率增量，测量温度下的磁导率增量。对任一种铁磁性材料构件, 在进行几组标准荷载下的标定，建立磁导率增量与构件内力的关系后，即可用来测定同型号构件的内力。 图2-1 磁通量传感器基本结构图2-2 磁通量传感系统测量原理测量系统功能与特点磁通量测量系统可直接测量出传感器安装点温度、构件感应积分电压，由此计算并显示的构件内力（或应力值）。该测量系统的特点为：l 直接测量构件信息l 属于高精度的非接触测量l 支持多通道传感器测量l 自动温度补偿l 单位制支持公制和英制l 支持远程测量和现场测量两种模式，可独立操作磁弹仪进行测量使用简述磁通量索力测量系统在使用时包括两个步骤：标定阶段与测量阶段 标定阶段标定的主要目的是将待测量构件（或同类型构件），建立不同标准拉力与输出电压和温度的率定关系，得出计算公式的系数、零点积分值和温度修正系数。此阶段建议采用数据采集软件配合磁弹仪进行操作，操作过程将在本指南的后面部分进行详细说明。 测量阶段工程测量以测量待测构件的工作应力或内力为目的。测量时，磁通量传感器必须已经事先安装于待测构件之上，应用磁弹仪测量传感器的输出积分电压和温度，以此数据代入标定阶段得出的标定曲线即可得到待测构件的实际应力或内力。第3章 硬件系统硬件系统组件介绍 磁通量传感器结构健康评估阶段，可用磁通量传感器监测钢构件的应力。它直接从钢索和预应力筋构件中获取构件的磁特性，由此分析构件的工作状态。磁通量传感器利用自身的初级线圈，在构件中产生脉冲或周期性变化磁场，利用次级线圈感知传感器内部构件的磁通量变化，获得构件的磁场特性。该测量方法，属于非接触性测量。为了获得构件的磁特性，需要在不同的应力水平和温度状态下，测量构件的磁导率。根据不同的应力水平和温度状态下的测量数据，拟合得出应力水平和磁导率的关系，由此进行测量。由同批次生产的材料构成的同尺寸的构件，其磁特性是一样的。与构件的大小相适应，磁通量传感器可制成多种型号。目前磁通量传感器的穿心内径范围为5mm到260mm。传感器可在工厂预制好，或现场制作。磁通量传感器的结构由金属屏蔽封装空心圆柱体和6芯信号线组成。传感器的实物见图3-1。图3-1 磁通量传感器实物 磁弹仪磁弹仪是通过磁弹效应来测量铁磁材料应力的，测量过程可由计算机控制。磁弹效应现象是铁磁材料的磁特性依赖于施加的机械应力，如拉、弯和扭。用此原理进行测量，被证明是一种有效的方法，属于非接触测量。磁通量传感器、测量技术和测量系统的发展和创新，随着在土木和机械工程中的实际应用而同时进步。磁弹仪（见图3-2）包括激发器，信号调理器，数据采集(DAQ)和内置微处理器。它通过传感器内的初级线圈给构件施加激励电压，通过次级线圈获取应力信息。仪器可以通过辅助键盘和液晶显示屏单独使用。也可以远程模式工作。远程模式工作时，通过通讯接口如RS232和RS485收发主机的命令。磁弹仪是多通道、实时测量系统。其特点为：l 充电电压：80-450Vl 充电速率：30v/secl 测量精度：3% F.s.l 测量分辨率：1% F.s.l 温度范围：-20到70l 工作电源：交流100240V,60/50Hzl 通讯接口 ：RS232C或 RS485l 通道数：16图3-2 磁弹仪实物 集线开关箱集线开关箱是配合磁弹仪对多台传感器进行实时数据采集的一种具有扩展性能的产品。一台多通道磁弹仪可直接控制1台16通道标准开关箱，见图3-3。或2台8通道标准开关箱。图3-3 8通道开关箱单个传感器测量 采用磁弹仪对单个传感器进行测量或逐个测量时，传感器的传输线直接与磁弹仪的端口相连，见图3-4。运行磁弹仪，对测量结果进行显示。也可再将磁弹仪通过RS232通讯端口与电脑相连，进行自动数据采集。图3-4 单个传感器测量硬件系统多个传感器测量 采用磁弹仪对多个传感器进行测量时，传感器与开关集线箱相连，开关箱再与磁弹仪的信号端口和地址控制端口相连，磁弹仪对测量结果进行显示。也可再将磁弹仪与电脑相连，进行自动数据采集。见图3-5。 图3-5 多个传感器测量硬件系统第4章 磁弹仪面板介绍与操作使用磁弹仪面板 磁弹仪的液晶显示屏、功能键、指示灯主要布置在前面板，见图4-1；插头端口、电源开关主要布置在后面板，见图4-2。图4-1 磁弹仪的前面板图4-2 磁弹仪的后面板 1 数据显示屏，测量数据显示在此屏幕上 2 选择操作按键，选择仪器功能 3 电源指示灯 4 RS232串口通讯连接端，连接磁弹仪与电脑 5 传感器连接端口（6芯线插头），连接传感器与磁弹仪 6 保险丝 7 电源开关 8 电源线接口 9开关箱控制线端口（9芯线插头）前面板上各功能键的功能如下：，功能选择键。返回键；取消当前操作，返回上一操作界面。确认运行键；按“RUN”键进行确认并进入相应界面。，方向选择键。按选择键将光标移至所需选择的项目。操作步骤 测量a) 打开后面板电源开关，按“RUN”键进入主界面；b) 主界面中，按“RUN”键，进入测量界面；c) 按“CHNL”（F2）,并用方向键选择通道。改变到合适的通道后，再按“CHNL”（F2），返回测量界面；d) 用方向键选择合适的传感器编号；e) 给构件施加力值，按“RUN”键，进行测量。磁弹仪输入参数后测量可直接显示索力，每次测试建议同时记录温度、积分值和力值。测量力值时，建议连续测试三次，并取平均值作为测量结果。f) 测量之后按”Back”(F1), 返回主界面第5章 软件使用与现场测量 测量过程安装张拉过程中测量步骤为：(1) 穿心式安装传感器，记录带编号传感器安装位置，以便测试时选择通道。(2) 将传感器的传输线与磁弹仪相连，并将磁弹仪连好电源。(3) 拉索未张拉时，初始零点化，以此作为测量零点，并记录好。(4) 后续张拉过程中，直接进入测量界面，对应通道按RUN进行测量，记录测量结果。最好同时记录索力值、温度和积分值。运营过程中测量步骤为：（1）用万用表检查传感器内电阻，判断传感器是否正常。注意：不出现短路现象即为正常。（2）将传感器与仪器连接好，直接进入测量界面，选好与传感器对应的通道，按RUN进入测量，记录测量结果。最好同时记录索力值、温度和积分值。 软件操作测量第一步 将传感器、磁弹仪、电脑连接好，依次打开仪器和电脑后，从“开始”“所有程序”“Powerstress” “Powerstress”打开软件；软件界面如下图1所示：图5-1 软件主界面第二步 串口选择在上图软件主界面点击鼠标左键，进入软件测量界面，如下图52所示；图5-2 软件测量界面在上图中点击“打开串口”按钮，弹出如下图5-3串口选择配置；在“串口选择”选项卡中，选择合适的串口号后点“确定”按钮退出串口配置；图5-3 串口选择界面串口编号的查看方法：在电脑桌面“我的电脑”图标上点击鼠标右键，选择“管理”，弹出如下图5-4所示界面；图5-4 串口号查看在上图所示左栏中点击“设备管理器”后，在右栏中点击“端口（COM和LPT）”即可查看当前电脑的串口号，如上图所示的“通讯端口（COM1）”；第三步 在图5-2界面中点击“远程连接”按钮，待按钮旁边“远程连接”字样前的绿色指示灯点亮后，点击“传感器号”选项，打开下拉菜单选择需要测量的传感器后，再点“手动采集按钮”，即开始测量，测量结果包括传感器的积分值、力值和温度三项。也点击“自动采集”按键，此时是自动连续采集多次，并将测量数据数据显示在屏幕上。图5-5 自动多次采集界面第四步 点击“保存数据”按键，存储测量数据第五步 测量其他型号的传感器，选择该型号传感器对应得通道编号，重复上述操作。 手动操作测量第一步 将传感器和磁弹仪连接好；第二步 打开后面板电源开关，按键进入操作界面；第三步 点击仪器上“RUN”键，进入运行界面，如下图5-6所示；图5-6 仪器主界面第四步 按下仪器面板上“RUN”按键，进入测量界面。点击“CHNL”按键，选择通道编号，再按方向键中的上、下键，选择传感器号；图5-7 仪器测量界面第五步 构件张拉至待测量阶段力值时，按下“Run”键，进行测量。第六步 更换传感器或选择对应的传感器号，重复上述操作。如上图5-7所示界面中，“CH#”右边方框内数值为仪器通道号，“SN#”右边方框内数值为传感号，“TC”右边方框内数值为测量结果的温度值，“FORCE KN”下边方框内数值为测量结果的力值，“Ready”右边方框内数值为测量结果的积分值。第6章 仪器使用注意事项使用前注意事项： 仪表必须与其配套标定的传感器一起使用。 仪表使用环境:放置仪表的环境须清洁、干燥、通风、温度适宜。仪表使用时位置一旦固定，严禁经常移动特别是带电移动，否则可能导致信号电缆插头内部引线脱落而产生故障。 电源: 使用110220伏，50HZ交流电源，严禁误接380伏电源。电压允许变化范围一般为110伏-240伏。任何时候均建议配备性能良好的稳压器以保证仪表的正常使用，尤其电源电压波动较大的场合。在变更电源线路前必须确定电源电压符合要求，才能给仪表通电。严禁与强干扰源（如电动机、电焊机、电铃、日光灯）使用同一电源插座，以免仪表显示值不正常。电源应具备良好的接地。 注意接头可靠性， 防止短路， 断路，注意水汽凝结。测量之前要保证主线圈结头之间，及与接头端部之间无短路。 无插头的临时连接，必须用绝缘胶带缠包绝缘，严禁裸露接头导线测量。 仪表与传感器连接为六芯传输线,其中两芯为充电电压,两芯为回复信号,两芯为温度信号,使用时严禁6芯之间相互短路,以免损坏仪表, 仪表充电时严禁接触六芯传输线，以防触电。 检查仪表参数是否设置好。一般情况下，仪表参数为出厂前设置好的，未经允许严禁更改。测量过程中注意事项： 现场第1次测试前，先用万用表测量传感器电阻，确保传感器线路正常。 测量时，必须注意选择仪器测量通道、传感器参数是否与使用的传感器一致，严禁采用不合理的参数进行测量。 在测