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基頻法測試索力以張力弦振動理論為基礎,通過測試弦振動基頻而計算索力值。索力值與基頻滿足如下公式:

索力計算公式 上式中F為索力值,W為拉索單位質(zhì)量,L為拉索長度,fn為n階諧振頻率。

1、傳感器連接與固定

a.信號線與傳感器連接,注意接口螺帽輕擰,并確保接入牢固

b.首先將強磁鐵與鋁板以及傳感器用螺絲固定,后用鋁板上的粘扣將整個傳感器固定于測試拉索上,注意磁鐵面正對拉索;傳感器為加速度計,固定時請用力將粘扣綁緊,使磁鐵面緊壓住拉索。傳感器固定位置離橋面錨點至少3 ~ 4m距離,并要求傳感器方向朝上。

c.將信號線上另一端接口接入儀器

2、SD卡插接與固定

SD卡正面朝外,直接插入面板上SD卡插口,按下會有"咔嗒"聲響,此時SD卡已正確插入。再按一次,SD卡將自動彈出。SD卡為測試數(shù)據(jù)存儲卡,若需要存儲數(shù)據(jù),開機前請先插入SD卡。

3、開機

按下開關按鈕,檢查屏幕右上角電池電量標識,若電量不夠請及時充電。

4、工程文件名與計算參數(shù)設置

點擊進入"工程設置界面",儀器默認的文件路徑為SINE/TEST1,建議用戶命名規(guī)則為:一級文件名-構件;二級文件-拉索編號,例如一座雙塔斜拉橋:1LN/01,即表示該橋1號塔左側拉索北面拉索第1根拉索。

文件命名示例 除文件命名外,在工程設置界面有一個重要的系數(shù)(比例系數(shù)K)需要設置,K值的確定首先咨詢橋梁管理單位或施工單位,直接輸入對應的K值設置處;若不確定也可依據(jù)索長L和單位質(zhì)量W值計算,儀器將根據(jù)輸入的L與W值自動計算處K值。由于每根拉索索長不同,因此每根索K值也不同,此處也可暫不設置K值,測量時直接在測量界面設置對應的K值。(注:索長L指拉索橋面錨點與支撐錨點的長度,單位為m;W為拉索1m長的重量,單位為Kg)。

5、采集參數(shù)設置

工程文件設置完成后退出并進入采集索力測量界面。在屏幕上方選擇好對應的測試通道,若傳感器接入的是PIN1,請選擇通道1。信號觸發(fā)方式儀器默認"信號觸發(fā)",無需改動。放大倍數(shù)儀器默認為29dB,參數(shù)調(diào)節(jié)時先將放大倍數(shù)調(diào)至53或59dB。采樣頻率儀器默認為500Hz,可先不做改動。保存方式儀器默認為"手動保存",可先不做改動。按屏幕右側信號采集按鈕進行信號采集,按下次繼續(xù)采集,此時采集信號均不會保存。

放大倍數(shù)設置

點擊【確認】鍵,開始采集信號,儀器右下角顯示紅色的"開始采樣"字樣,等待該處顯示"空閑狀態(tài)"字樣即表示信號采集完成。查看屏幕信號顯示區(qū)所占比例,通過調(diào)整放大倍數(shù)使信號幅值大小在顯示區(qū)垂直方向占2/3左右。如下圖3(a)所示,放大倍數(shù)設置為53dB,信號完全飽和,需要減小放大倍數(shù);圖3(b)中,放大倍數(shù)設置為29dB,信號幅值偏小,需提高放大倍數(shù)。

不同放大倍數(shù)信號采集示例

按儀器默認的500Hz采樣頻率先進行一次數(shù)據(jù)采集,完成信號采集后儀器將自動識別主頻,即頻幕頻譜圖顯示區(qū)中Fn1值。依據(jù)采樣定理,信號采樣率一般要求為信號頻率的5~10倍。例如,當Fn1=20Hz,則儀器采樣頻率設置范圍為100~200Hz,本儀器中采樣頻率則可供選擇125或250Hz,此時按高采樣率選擇,即選擇250Hz為佳。

觸發(fā)閾值是指當信號幅值達到設定值時,觸發(fā)信號采集。觸發(fā)閾值設置需配合放大倍數(shù)進行調(diào)節(jié),儀器出廠前有默認的觸發(fā)閾值設置,一般不需要進行調(diào)節(jié)。需要進行調(diào)節(jié)時進入閾值設置狀態(tài),點擊頻幕右側工具欄中第一個圖標,旋轉(zhuǎn)功能旋鈕1和2進行調(diào)節(jié),此時屏幕信號顯示區(qū)橫向的藍色和紅色游標線移動。

觸發(fā)閾值需要調(diào)節(jié)的情形是當放大倍數(shù)設置為29dB時,采集信號,當按完【確認】鍵時,信號立即被采集并顯示在屏幕上,且信號波形雜亂無章,則很有可能采集信號為噪聲信號,此時需要將觸發(fā)閾值提高。觸發(fā)閾值設置過高將會出現(xiàn)信號無法觸發(fā),儀器始終(超過1分鐘)處于等待信號采集狀態(tài),此時需要將觸發(fā)閾值調(diào)小。

3.6信號采集與分析

完成上述參數(shù)設置后,將保存方式設置為"自動保存"。

左下角文件名默認為工程設置界面所設置文件名,其中直接點擊該處可快速修改二級文件名,即索號修改。例如,當測試完第1根索(文件名:1LN/01)后無需再進入工程設置界面設置文件名,直接在在此處將二級文件名修改為"02"。測試編號表示測試數(shù)據(jù)編號,通常每根索測試5組有效數(shù)據(jù)即可。

系數(shù)K設置默認為工程設置界面設置的K值,在測量界面也可直接修改,直接點擊屏幕下方的"系數(shù)"進入設置界面,若已知K值請直接輸入,若未知請設置索長L與單位質(zhì)量W值(此處請注意長度單位為m,質(zhì)量單位為Kg)。設置好相應參數(shù)后即可進行信號采集,信號采集后儀器將自動對信號進行頻譜變換并識別主振頻峰。

根據(jù)索力計算公式,有兩個重要參數(shù)階數(shù)n與基頻f1,儀器將自動識別信號頻峰并自動計算出階數(shù)值和基頻值。但在受外界多種測試環(huán)境影響下,可能出現(xiàn)頻譜識別誤差,因此需要人為調(diào)節(jié)。

1、首先旋轉(zhuǎn)功能旋鈕1,將游標1移動至頻譜圖中的主頻峰;
2、隨后旋轉(zhuǎn)功能旋鈕2將游標2移至離主頻峰相鄰的頻峰;
3、如此時頻幕下方階數(shù)不是01,請將在該處直接輸入階數(shù)值"01"。

在這一調(diào)節(jié)過程中,索力大小將跟隨自動計算并實時更新、顯示在屏幕下方。

頻譜圖峰值識別示例 由于測試過程中或多或少均會受到外界多種因素影響,測試獲取的頻譜圖為非理想圖,往往在主頻峰附近有多個突起的雜峰。因此在上述操作中第(2)點,相鄰峰值識別需要注意選取,從整個頻譜圖觀察每個諧振峰的間距,選擇與間距基本相等的峰值處作為相鄰峰。