一种斜拉索断丝的定位方法与流程

本发明涉及斜拉索大桥检测，尤其是指一种斜拉索断丝的定位方法。

背景技术：

1、斜拉桥以其造型美观、跨越能力大、抗风稳定性好等优势,已广泛应用于现代大跨径桥梁工程建设中,为人们的生活带来了极大便利。但由于自然界的侵蚀以及频繁的承载,导致斜拉桥各个部件发生了很多桥梁病害,其中斜拉索的损害最为致命。目前由于斜拉索损伤造成的桥梁垮塌事件时有发生，而将高成本的健康监测设备布置在量大面广的斜拉桥上是难以承受的，常见的无损检测方法如超声检测、磁粉检测、红外检测等主动检测方法无法实现长期监测，且检测周期较长、受检测对象限制较大，因此急需一种成本低、方便精准且适用于现场复杂环境的斜拉索断丝定位方法。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中因复杂的使用环境无法准确的检测斜拉索断丝及当前技术用于监测斜拉索断丝成本较高的问题，本发明提出了一种斜拉索断丝的定位方法，采用波导杆引波技术，直接对不同斜拉索损伤状况进行监测,可以较为简便、精确地确定发生断丝的斜拉索。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种斜拉索断丝的定位方法，包括以下步骤：

3、s1、将多根斜拉索的一端通过波导杆串联；

4、s2、在波导杆的两端均设置声发射传感器，声发射传感器用于获取不同斜拉索发生断丝时的声发射信号；

5、s3、对声发射信号通过计算其互相关性进行频段节点筛选，滤除噪音干扰，筛选出最佳频段的声发射信号；

6、s4、根据筛选出的声发射信号使用互相关函数进行时延计算得到信号到达两声发射传感器的时间差；

7、s5、根据信号到达的时间差，利用波导杆引波范围定位法计算得到信号在波导杆上发出的位置，从而确定多根串联的斜拉索中的断丝斜拉索。

8、在本发明的一个实施例中，在步骤s1中，采用金属套筒连接多根所述斜拉索，将所述波导杆固定在所述金属套筒中。

9、在本发明的一个实施例中，在步骤s2中，两声发射传感器对称设置在所述波导杆的两端，两所述声发射传感器设置在波导杆两端的位置相同。

10、在本发明的一个实施例中，在步骤s2中，在所述两声发射传感器与所述波导杆之间涂覆耦合剂。

11、在本发明的一个实施例中，在步骤s3中，还包括以下步骤：

12、s301、先对声发射信号进行傅里叶变换确定主频分布范围；

13、s302、再对声发射信号进行小波包变换分解为多个小频段信号；

14、s303、在多个小频段信号中选取符合傅里叶变换后确定在主频范围内的频段信号进行互相关函数的计算；

15、s304、判断互相关函数的计算的结果，若结果为0，则判断该频段信号受噪声影响较大，若结果不为0，则确定该频段信号为受噪声影响较小。

16、在本发明的一个实施例中，还包括步骤s305、当存在多个小频段信号的互相关函数计算结果不为0的时候，计算不同频段对应的信号到达时间差标准差，排除标准差较大的频段。将剩余的频段信号进行重构，得到了能够表征原始信号中有效信息的重构信号。

17、在本发明的一个实施例中，在步骤s302中选择具有对称性和规律性的多西贝小波进行小波包变换分解。

18、在本发明的一个实施例中，在步骤s303和步骤s4中，均利用互相关函数对声发射信号进行互相关计算，通过所述互相关函数不仅能够确定两个声发射信号的相关性，同时还能够计算两个声发射传感器检测到声发射信号的到达时间差。

19、在本发明的一个实施例中，所述步骤s3和步骤s4基于软件分析完成。

20、在本发明的一个实施例中，在步骤s5中，利用波导杆引波范围定位法计算分界点的理论值xn1n2，xn1n2可以表示为：

21、xn1n2=(l-(ts1-ts2)*v)/2；

22、其中：l为波导杆的长度，ts1-ts2即为两声发射传感器接收到声发射信号的时间差，v为声发射信号在波导杆中的传输速度。

23、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

24、本发明所述的斜拉索断丝的定位方法，利用波导杆引波，直接对不同斜拉索损伤状况进行监测,将断丝位置发出的声波信号通过波导杆传递到两个不同的声发射传感器中，通过对两个声波信号的相关性的检测，确定两个声波到达的时间差，利用波导杆引波范围定位法计算出声波信号在波导杆中传出的位置，从而能够确定横向断丝的位置；

25、并且，在声波信号传递的时候，因现场嘈杂的环境，存在很多的噪声干扰，本发明为了滤除这一干扰，对声发射信号进行频段节点筛选和相关度的计算，从而达到滤除噪音的效果，可以较为简便、精确地确定发生断丝的斜拉索。

技术特征：

1.一种斜拉索断丝的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的斜拉索断丝的定位方法，其特征在于：在步骤s1中，采用金属套筒连接多根所述斜拉索，将所述波导杆固定在所述金属套筒中。

3.根据权利要求1所述的斜拉索断丝的定位方法，其特征在于：在步骤s2中，两声发射传感器对称设置在所述波导杆的两端，两所述声发射传感器设置在波导杆两端的位置相同。

4.根据权利要求1所述的斜拉索断丝的定位方法，其特征在于：在步骤s2中，在所述两声发射传感器与所述波导杆之间涂覆耦合剂。

5.根据权利要求1所述的斜拉索断丝的定位方法，其特征在于：在步骤s3中，还包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的斜拉索断丝的定位方法，其特征在于：还包括步骤s305、当存在多个小频段信号的互相关函数计算结果不为0的时候，计算不同频段对应的信号到达时间差标准差，排除标准差较大的频段，将剩余的频段信号进行重构，得到了能够表征原始信号中有效信息的重构信号。

7.根据权利要求5所述的斜拉索断丝的定位方法，其特征在于：在步骤s302中选择具有对称性和规律性的多西贝小波进行小波包变换分解。

8.根据权利要求5所述的斜拉索断丝的定位方法，其特征在于：在步骤s303和步骤s4中，均利用互相关函数对声发射信号进行互相关计算，通过所述互相关函数不仅能够确定两个声发射信号的相关性，同时还能够计算两个声发射传感器检测到声发射信号的到达时间差。

9.根据权利要求1所述的斜拉索断丝的定位方法，其特征在于：所述步骤s3和步骤s4基于软件分析完成。

10.根据权利要求1所述的斜拉索断丝的定位方法，其特征在于：在步骤s5中，利用波导杆引波范围定位法计算分界点的理论值xn1n2，xn1n2可以表示为：

技术总结
本发明涉及一种斜拉索断丝的定位方法，包括以下步骤：S1、将多根斜拉索的一端通过波导杆串联；S2、在波导杆的两端均设置声发射传感器，声发射传感器用于获取不同斜拉索发生断丝时的声发射信号；S3、对声发射信号通过计算其互相关性进行频段节点筛选，滤除噪音干扰，筛选出最佳频段的声发射信号；S4、根据筛选出的声发射信号使用互相关函数进行时延计算得到信号到达两声发射传感器的时间差；S5、根据信号到达的时间差，利用波导杆引波范围定位法计算得到信号在波导杆上发出的位置，从而确定多根串联的斜拉索中的断丝斜拉索。本发明采用波导杆引波技术，直接对不同斜拉索损伤状况进行监测,可以较为简便、精确地确定发生断丝的斜拉索。

技术研发人员：顾盛,金辉,侯高峰,胡香凯,李运富,李胜利,赵怡清
受保护的技术使用者：昆山市建设工程质量检测中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/21