地基中拉伸应力的磁致伸缩测量.pdf

本发明涉及地基中拉伸应力的磁致伸缩测量。提供了一种用于对结构进行支承的地基。该地基包括地基主体、连接下锚定板和该结构的至少一个锚定螺栓以及用来测量该至少一个锚定螺栓上的负荷的磁致伸缩式负荷测量传感器，该磁致伸缩式负荷测量传感器设置在该地基主体中。

1.  一种用于对结构进行支承的地基，包括：
地基主体；
连接下锚定板和所述结构的至少一个锚定螺栓；以及
磁致伸缩式负荷测量传感器，所述磁致伸缩式负荷测量传感器用于测量所述至少一个锚定螺栓上的负荷，并且设置在所述地基主体内。

2.  根据权利要求1所述的地基，其特征在于，所述磁致伸缩式负荷测量传感器包括：
邻近所述至少一个锚定螺栓而设置的磁场传感器。

3.  根据权利要求1所述的地基，其特征在于，所述磁致伸缩式负荷测量传感器包括：
连接至所述至少一个锚定螺栓的至少一个磁性地编码的钢杆，其中，所述至少一个磁性地编码的钢杆的长度在至少一个锚定螺栓的长度方向上延伸；以及
邻近所述至少一个磁性地编码的钢杆而设置的磁场传感器，其中，所述至少一个磁性地编码的钢杆固定地连接到所述至少一个拉伸螺栓的第一位置和所述至少一个锚定螺栓的第二位置。

4.  根据权利要求3所述的地基，其特征在于，所述至少一个锚定螺栓的各个螺栓设有至少两个磁性地编码的钢杆，并且至少一个磁场传感器邻近所述至少两个磁性地编码的钢杆的各个钢杆而设置。

5.  根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的地基，其特征在于，在所述地基的四侧的锚定螺栓装有负荷测量传感器，其中所述四侧中的两侧分别彼此相对。

6.  根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的地基，其特征在于，所述地基还包括用于所述负荷测量单元的壳体，所述壳体适于容许所述负荷测量单元在所述地基主体中移动。

7.  一种风力涡轮机，包括：
根据权利要求1至6任一项权利要求所述的地基；以及
由所述地基支承的塔架。

8.  一种风力涡轮机，包括：
包括有下列结构构件的构件组中的至少一个结构构件：塔架、由所述塔架支承的舱室、连接至所述舱室的毂以及连接至所述毂的至少一个转子叶片；其中，至少一个磁性地编码的钢杆连接到所述构件中的所述至少一个结构构件上，所述至少一个磁性地编码的钢杆固定地连接至所述至少一个结构构件的第一位置和所述至少一个结构构件的第二位置；以及
邻近所述至少一个磁性地编码的钢杆而设置的磁场传感器。

9.  根据权利要求8所述的风力涡轮机，所述风力涡轮机还包括，根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的地基。

10.  一种测量地基锚定螺栓中的拉伸应力的方法，包括：
使磁致伸缩式负荷传感器嵌入在所述地基中；
提供用于从外部通到所述磁致伸缩式负荷传感器信号线路的插头；和
使测量电子器件连接到所述插头上；
测量所述锚定螺栓的拉伸应力。

地基中拉伸应力的磁致伸缩测量
技术领域
本发明涉及地基(foundation)，尤其涉及用于支承高大、沉重或大型的结构(如塔架)的钢筋混凝土地基，如混凝土墩地基。此外，本发明涉及测量地基中的拉伸应力的方法。更具体地说，本发明涉及用于风力涡轮机的地基和用于测量地基构件中的拉伸应力的方法。具体而言，本发明涉及用于对结构(风力涡轮机)进行支承的地基以及用于测量地基中的拉伸应力的方法。
背景技术
为了优化用于结构(该结构可用于支承电线、通信系统、街道照明、街道信号灯、桥梁支承、商业招牌、高速公路信号灯、架空吊索和风力涡轮机)如塔架等的地基，希望对容纳在混凝土地基中的加强螺栓中的负荷进行测量。地基中的负荷测量可用来优化该地基的重量和大小，并且可用来评估由于结构运行而产生的故障。
大型地基通常需要大量钢筋，并且需要大量混凝土来包围这些钢筋。这样的地基能承受非常高的压缩力和拉伸力。从而，倾覆力也会施加在地基上。传统的做法是，将连接到锚定板上的螺栓拉紧到额定扭矩值。例如，可在螺栓螺母处测量该额定扭矩值。由于摩擦和其它制造方面的原因，该方法不能提供合乎需要的精度。例如，一旦将螺栓拉紧，则不能测量该螺栓的先前状态。负载测量很难完成，特别是因为很多结构构件嵌入在混凝土等中而使其不可到达。可以通过超声波测量螺栓长度和测量由于拉伸状态引起的共振频率变化、以及用特定的摩擦螺母在螺栓螺母处进行摩擦力测量来对螺栓的拉伸应力进行测量。但是，这些方法只能够离线实施。类似方面也涉及到由地基支承的结构的构件中。
发明内容
考虑到上述问题，本发明提供了根据独立权利要求1的地基、根据独立权利要求11和13的地基以及根据独立权利要求16所述的用于测量地基锚定螺栓中拉伸应力的方法。
根据从属权利要求、说明书以及附图，本发明的其它方面、优点和特征将显而易见。
根据第一实施例，提供了一种用于对结构进行支承的地基。该地基包括地基主体、连接下锚定板和该结构的至少一个锚定螺栓、用于测量该至少一个锚定螺栓上的负荷的磁致伸缩式(magnetostrictive)负荷测量传感器，该磁致伸缩式负荷测量传感器设置在该地基主体内。
根据另一个实施例，提供了一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括地基主体、连接下锚定板和该结构的至少一个锚定螺栓、用于测量该至少一个锚定螺栓上的负荷的磁致伸缩式负荷测量传感器、以及由该地基支承的塔架，该磁致伸缩式负荷测量传感器设置在该地基主体内。
根据又一个实施例，提供了一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括选自包括下列构件的组中的至少一个结构构件：塔架、由该塔架支承的舱室、连接至该舱室的毂和连接至该毂的至少一个转子叶片；其中至少一个磁性地编码的钢杆连接到这些结构构件中的至少一个构件上，该至少一个磁性地编码的钢杆固定地连接到该至少一个结构构件的第一位置和该至少一个结构构件的第二位置；并且包括邻近该至少一个磁性地编码的钢杆而设置的磁场传感器。
根据再一个实施例，提供了一种用于测量地基锚定螺栓中的拉伸应力的方法。该方法包括：使磁致伸缩式负荷传感器嵌入在地基中、提供用于从外部通到该磁致伸缩式负荷传感器信号线路的插头、将测量电子器件连接到该插头上、以及测量该锚定螺栓的拉伸应力。
附图说明
对本领域技术人员而言完全的、能够实现的公开(包括其最佳模式)，将会在本说明书的其余部分(包括对附图的引用)进行更具体地说明。其中：
图1显示了根据本申请所述实施例的、具有锚定螺栓和锚定螺栓拉伸应力测量装置的地基的示意性侧视图；
图2显示了根据本申请所述实施例的、用于测量锚定螺栓中拉伸应力的负荷测量传感器的示意图；
图3显示了根据本申请所述实施例的、具有锚定螺栓和锚定螺栓拉伸应力测量装置的地基的示意性俯视图；
图4显示的是示意了根据本申请所述实施例的地基的示意图，该地基具有锚定螺栓和带有连接到插头的线路的锚定螺栓拉伸应力测量装置；
图5显示的是示意了根据本申请所述实施例的风力涡轮机的示意图，该风力涡轮机具有带锚定螺栓和锚定螺栓拉伸应力测量装置的地基；
图6显示的是示意了风力涡轮机的示意图，该风力涡轮机具有根据本申请所述实施例的带有锚定螺栓和锚定螺栓拉伸应力测量装置的地基以及根据本申请所述实施例的示范性地处于风力涡轮机塔架中的另外的负荷测量装置；
图7显示的是表示了根据本发明所述实施例的、测量地基锚定螺栓中的拉伸应力的备选方法的流程图。
部件列表：
20    结构/塔架
22    舱室
26    毂
28    转子叶片
100   地基
102   地基主体
104   锚定板
110   锚定螺栓
112   螺母
113   螺母
120   负荷测量传感器
122   电子器件
124   磁致伸缩式负荷测量传感器
212   螺母
214   钢杆
216   磁场传感器
218   壳体/封装
222   线路
412   导线
414   插头
500   风力涡轮机
600   负荷测量单元
612   安装元件
614   磁性地编码的杆
616   磁场传感器
具体实施方式
现在将详细参看本发明的不同实施例，这些实施例中的一个或多个示例显示在附图中。各个示例均以解释本发明的方式给出，而不意图作为对本发明的限制。例如，作为一个实施例的部件来显示或描述的特征可用在其它实施例，或者与其它实施例相结合以实现另外的实施例。本发明意图包括这样的修改和变化。
通常，在混凝土墩地基中，混凝土承受压缩负荷。拉伸负荷可以由容纳在地基中的加强筋来承受。锚定螺栓通常用于将所支承的结构附连到地基上。锚定螺栓可设置在钢筋矩阵或钢筋骨架中。因此，例如，可行的是在各个螺栓的顶部使用可移除的模板，并且在各个螺栓的底部使用单独的锚定板，以防止锚定螺栓被拉出来。整个模块在混凝土中浇铸而成。当地基支承例如塔架等结构时，变化的拉伸负荷和压缩负荷作用在地基上。可由受支承的结构上的倾斜力或倾覆力所产生的拉伸负荷，由锚定螺栓施加在地基顶部附近，并且作用在对锚定板的施力点下方的很大一部分地基上。因此，地基中的拉伸负荷和压缩负荷在螺栓锚定板附近具有分界线，在该分界线处，混凝土上的负荷根据受支承结构的力从压缩负荷变换到拉伸负荷。
图1显示了对结构20进行支承的地基100的实施例。图1显示了结构20的下部部分，该部分例如可以是风力涡轮机塔架的下部部分或任何其它塔架的下部部分。地基100包括地基主体102。根据不同的实施例，地基主体102可包括一个或多个由例如混凝土和加强筋、或安装在地基主体102中的钢筋骨架制成的部分。
装配或预装配钢筋矩阵以及用混凝土等来填充地基的容积均需要大量的劳动。此外，典型的圆柱形地基需要使用钻孔机来为地基提供孔。因此，人们希望在地基仍然为运行中的受支承结构提供足够的稳定性和操作安全性的范围内减少地基中的材料用量。
图1显示了嵌入在地基主体102中的锚定板104。锚定螺栓110固定到锚定板104上，并且从该锚定板延伸到地基100的上方部分。结构20也固定到锚定螺栓110上。从而提供了结构20和锚定板104之间的连接。
锚定螺栓110也称为拉紧螺栓或加强螺栓。根据可以与本申请所述的其它实施例相结合的典型实施例，该锚定螺栓通常并排地成对设置，并且自地基的中心沿径向间隔开。根据另外的实施例，内圈锚定螺栓圈可以具有比外圈锚定螺栓圈略小的直径。例如，18个内锚定螺栓和18个外锚定螺栓，也就是共36个锚定螺栓可设置在环状形状中。根据其它实施例，可设置多于36个锚定螺栓，例如可设置共72个或甚至96个锚定螺栓。根据不同的实施例，螺栓圈可以具有相差若干厘米的直径。
通过使锚定螺栓拧穿过螺母113，将螺栓110的下端锚接到锚定板104上，该锚定板104可以是嵌入的环。可以通过使螺母112拧在锚定螺栓上来固定锚定螺栓110的上部。
当将结构20的第一部分/下部部分安装到地基上时，通过拉紧螺母112来张紧锚定螺栓110。因此，施加了预拉伸负荷，以便将结构20压到地基110上。这些在锚定螺栓110上的预拉伸负荷不等于在受支承结构运行期间可能产生的负荷或者由于建造整个结构20而可能产生的负荷。
预拉伸负荷必须设定为合乎需要的值。此外，如果地基没有制造得很好，或者如果地基的混凝土开始与锚定螺栓110相互作用，则该预拉伸负荷可随着时间流逝而变化。为了为锚定螺栓提供合乎需要的预拉伸负荷值，人们希望在拉紧例如螺母112期间监测锚定螺栓110中的拉伸应力。用于对容纳在混凝土地基主体中的锚定螺栓(拉紧螺栓或加强螺栓)中的拉伸应力进行测量的感测方法可由负荷测量传感器120来实施。因此，例如，可以提供随时间变化稳定的测量。
根据可与本申请所述的其它实施例相结合的一些实施例，负荷测量传感器120提供了基于磁致伸缩效应的测量设备。从而，可以实施拉伸应力测量方法而不需要到达锚定螺栓110。因此，测量方法可以具有随时间的高稳定性。
根据本申请所述的、可与本申请所述的其它实施例相结合的实施例，可将铁磁材料制成的螺栓或铁磁材料制成的杆进行编码，使得该材料具有可由磁场传感器感测到的永久性磁编码区域。根据不同的实施例，该磁场传感器可包括一个或多个无源(passive)传感元件，例如：紧靠被编码的铁磁物体而设置的线圈、大型磁阻传感器、磁光传感器、磁通门传感器或者光纤传感器。例如，对于本申请所描述的实施例，该磁场传感器可设置在距离该螺栓或杆0.0mm至10mm范围内，如小于7mm。因此，根据不同的实施例，该距离适于随着时间流逝基本处于恒定值，例如，具有0.3mm或以下的偏差。另外，在进行直接接触测量的情况下，可在螺栓或杆与该磁场传感器之间设置电绝缘板。
如图2所示，根据一些实施例，磁致伸缩式负荷测量传感器120可包括设在锚定螺栓110上的第一螺母和第二螺母212。该螺母设置在固定位置。例由如铁素体钢制造的、磁性地编码的钢杆214设在螺母212之间。因为螺母212设置在锚定螺栓110上的固定第一位置和固定第二位置处，所以锚定螺栓110的伸长传到了磁性地编码的钢杆214。鉴于磁性编码，可使用磁场传感器216来测量钢杆214的拉伸应力。因此，锚定螺栓110上的拉伸负荷和/或压缩负荷可以利用负荷测量传感器120来测量。
根据可与本申请所述的其它实施例相结合的一些实施例，可在一个杆或螺栓上使用多个磁场传感器。这就使得能够执行差值测量(differential measurements)。作为一个实施例，执行该差值测量的一种方式可以是：将来自钢杆的磁性地编码的部分上方的传感器的测得磁场与来自钢杆的磁性地编码的部分之中传感器的测得磁场进行比较。对于随着时间的流逝单个传感器不能提高可靠性的情况，多个磁场传感器还可获得提高的可靠性。
对于本申请所描述的实施例，在拉紧螺母112期间、在建造结构20期间和/或在结构20如风涡轮机运行期间，可连续地或有规律地监测锚定螺栓的拉伸应力。根据本申请所描述的实施例，只要通过例如在地基主体中灌注混凝土建造了地基100，即便大体上仅提供到达锚定螺栓110(仅仅从顶部)的受限的直接入口，这也是可行的。
本申请所描述的实施例还容许对拉伸状态进行测量而没有测量信号的过量漂移，因为对例如钢杆214的磁性编码在安装传感器前已完成，并且该磁性编码在将来的运行过程中保持在具有相同编码区域的同样的编码状态。
图2显示了磁致伸缩式负荷测量传感器124的实施例，其中至少两个磁性地编码的杆设置成在锚定螺栓110的长度方向上延伸。因此，测量锚定螺栓的拉伸应力是可行的，该拉伸应力对应于图2中所示的两个编码杆中的张力。根据其它实施例，测量锚定螺栓110的弯矩也是可行的。因此，弯矩对应于图2中所示的各个的编码杆214中的不同拉伸应力值。根据另外的实施例，提供包括仅一个磁性地编码的杆的负荷测量传感器120也是可行的，从而仅仅获得较少的负荷信息即拉伸应力。还根据另外的实施例，可围绕锚定螺栓110设置三个、四个或更多个钢杆。因此，例如还能够额外地测量两个方向(通常彼此垂直)上的弯矩。
根据本申请所描述的典型实施例，地基的锚定螺栓110可具有在1m至3m范围内的长度，例如具有2m的长度。通常，根据一些实施例，对锚定螺栓110本身进行磁性地编码并且提供直接相邻也就是紧靠锚定螺栓110的磁场传感器是可行的。通过在沿锚定螺栓的不同位置处提供不同的磁场传感器，就能够测量不同的负荷，例如应力或弯矩。根据一些实施例，磁场传感器能稳固地附连至磁性地编码的杆或螺栓。
但是，因为对螺栓或杆进行编码需要铁磁材料，所以可能难以对整个螺栓提供合乎需要的材料。因此，如上关于图2所述，提供锚定螺栓110的负荷传递到其上的磁性地编码的杆214能减少所需的铁磁材料的量。因此，不顾及感测方法来选择锚定螺栓的材料是可行的。因此，作为进一步的选择，两个或更多个(通常为所有的)磁性地编码的杆可具有同样的材料、设计、(紧凑)尺寸，甚至对于不同尺寸的风力涡轮机也是如此，并且/或者磁场传感器可总是以同样的方式直接地附连至杆表面。这就致使能够大规模生产，并且从而使得有低的制造成本，因为可以忽略或者至少显著地减少现场校准。
根据可与本申请所描述的其它实施例相结合的一些实施例，磁性地编码的杆214可以具有1cm至10cm的长度，通常为3cm或5cm。因为负荷测量传感器可提供每单位长度的伸长量或拉伸应力，所以磁性地编码的杆不必沿锚定螺栓的整个长度延伸。根据另外的实施例，使用附加到锚定螺栓上的磁性地编码的杆，容许对铁磁材料进行特定选择，这可改善和/或简化磁性编码。这可进一步降低测量系统的成本。
根据可与本申请所描述的其它实施例相结合的另外实施例，可为负荷测量传感器120提供封装或壳体218(见图2)。通常壳体218可以设置成由软材料如橡胶或泡沫制成的套的形式。软套容许负荷测量单元120相对于地基主体102进行一些运动，以使得锚定螺栓110的伸长或运动不会受到负荷测量传感器120的阻碍。导线222连接到磁场传感器，并且延伸出壳体218，例如，导线222可由无源元件如线圈来提供。因此，当测量正在进行时，也就是当外部插头(带电源)被连接时，传感器信号处理启动。
图3显示了具有地基主体102的圆形地基100。当从上方看地基时，图3中显示的锚定板嵌入在地基主体102中，并且由混凝土等覆盖。如图3所示，根据一些实施例，在内圈锚定螺栓110和外圈锚定螺栓110处，处在12点钟、3点钟、6点钟和9点钟位置的锚定螺栓110均设有负荷测量传感器120。因此，该四个位置中的两个位置分别彼此相对，并且可例如设置在地基100的北方、东方、南方和西方位置。
如果例如风力涡轮机的结构设置在地基上，倾斜或倾覆力矩可从该结构作用在该地基上。例如，根据运行情况、结构的重心、和/或风或对结构的其它环境影响，这种情况可能会出现。这些倾覆力矩能在地基的四个位置中的各个位置上产生不同的负荷。因此，通过测量四个不同位置处的负荷，即能确定该结构所提供的负荷。根据不同的实施例，为了测量使地基水平面所有方向上的不同锚定螺栓产生不同拉伸应力的负荷，至少要提供三个负荷测量单元。如图3所示，四个或更多个负荷测量传感器可以分别设置在地基的相对侧和垂直侧。
图4显示了具有地基主体102的地基100的一部分，结构20设置在该地基主体102上。在地基主体102内，嵌有锚定板104(例如锚定环形式的锚定板)，锚定螺栓110通过例如螺母113而固定到锚定板104上，锚定螺栓110从锚定板104延伸到结构20的下端。结构20安装到锚定螺栓上，并且由螺母112固定到地基上。根据可与本申请所描述的其它实施例相结合的另外的实施例，负荷测量传感器120由导线412连接到插头414上，该插头414可从地基的外侧触及，以便将负荷测量传感器120连接到测量电子器件122上。因此，根据本申请所描述的实施例，只有无源元件(如磁性地编码的杆或螺栓)和可包括线圈的磁场传感器嵌入在地基中。因此，来自混凝土的负荷、湿度或其它作用不受有源电子装置的影响。磁场传感器可由无源元件如线圈来提供。因此，当测量正在进行时，也就是当外部插头(带电源)被连接时，传感器信号处理启动。
根据另外的实施例，导线412具有达1m或2m的长度。因此，插头414可以安装成使得在地基100的上部部分存在入口。在风力涡轮机塔架安装于地基上的情况下，插头414可以例如安装在风力涡轮机的中空塔架中。根据另外的实施例，磁场传感器可以装有用于信号无线传输的传送器，例如无线感应激励芯片(wireless inductivelypowered)ICs或用于RF-ID类型通信的构件。因此，实际上可以省略混凝土中的导线。
根据本申请所描述的实施例，通过提供对测量结果的永久访问通道来测量混凝土地基的锚定螺栓或拉紧螺栓中的拉伸应力的能力容许有若干选择。当将结构的下部部分拉紧到地基上时，可以监测锚定螺栓上的拉伸负荷。对拉伸应力的连续的或有规律的监测容许改进地基，可以消除对大量钢材、钢筋或拉紧棒的需求，并且可极大地减少所需的混凝土量。对锚定螺栓拉伸应力的连续的或有规律的监测容许对结构中在早期可能出现的潜在问题进行检测。这样的问题可以是，例如：地基中的非对称负荷，随着时间流逝非预期的负荷改变，和/或对地基的加强结构中故障的探测。对地基负荷分布的简单的和直接的测量还能提供关于结构如风力涡轮机的运行状态的信息，包括动态的情况以及结构建造而未运行的情况两者的信息。此外，可以为维护等提供地基中的拉伸应力的长期稳定性。甚至，收集关于螺栓中实际应力的信息可有助于在螺栓的拉伸力承受能力范围内充分使用螺栓，并且可以指示螺栓是否将拉伸力传送到了锚定板上方的混凝土。
根据本申请所述实施例的地基可用于结构或塔架，该结构或塔架可用于电线、通信系统、街灯、街道信号灯、桥梁支承、商业招牌、高速公路信号灯、架空吊索或风力涡轮机。图5显示了包括地基100的风力涡轮机500的实施例。风力涡轮机500的塔架20由地基100支承，并且固定到从锚定板104延伸的锚定螺栓110上。在地基上的一个或多个位置处的负荷或者在一个或多个锚定螺栓110中的负荷可由根据本申请所述实施例的负荷测量单元来监测。图5显示了四个负荷测量单元120。塔架20的顶部设有舱室22。舱室22承载毂26，转子叶片28安装在该毂26上。
风力涡轮机500的修改后的实施例示于图6中。除了上述元件外，负荷测量单元600设置在风力涡轮机500的塔架20内。与关于图2所描述的负荷测量单元相类似，负荷测量单元600包括磁性地编码的杆614和磁场传感器616。根据不同的实施例，磁性地编码的杆614可以由安装元件612在两个固定位置处安装到塔架的壁上。根据另外的不同实施例，安装元件612可以焊接到塔架壁、粘接到塔架壁或螺纹连接到塔架壁上等。作用在风力涡轮机500的塔架20上的负荷转换成磁性地编码的杆614上的压缩应力或拉伸应力。因此，可通过一个或多个，例如四个负荷测量传感器600来提供对塔架的负荷测量。
根据可与本申请所述其它实施例相结合的另外的实施例，负荷测量单元600可设置在塔架内的不同高度处，或者设置在风力涡轮机500的其它结构性元件处，如设置在舱室、毂、转子叶片等处。因此，负荷测量单元能够容易地在已有的风力涡轮机中或者在风力涡轮机制造完成后进行安装。添加了安装元件的测量系统可以在任何时候设置在风力涡轮机上，并且不必在安装风力涡轮机期间结合在风力涡轮机中。
根据另外的实施例，除了提供图6所示的杆614，额外地或者备选地，可以对塔架壁的一部分或其它构件进行磁性地编码，以用于测量塔架等中的压缩应力和/或拉伸应力。
根据另外的实施例，类似的负荷测量也可应用于除风力涡轮机之外的其它应用。此外，可应用负荷测量单元600而不考虑所使用的地基的种类。也就是说，如果不带负荷测量单元的地基对风力涡轮机进行支承，也可提供负荷测量单元。
现在将结合图7来描述用于测量地基中的负荷的方法的不同实施例。在步骤702中，在用混凝土等填充地基主体前，将磁致伸缩式测量传感器设置在地基中。在步骤704中，填充地基，从而负荷测量传感器嵌入在地基中。在步骤706中，设置了用于对负荷测量传感器的磁场传感器在地基外接线的插头。因此，可连续地或者有规律地提供对地基锚定螺栓中的拉伸应力的抗漂移测量。因此，根据一些实施例，仅仅将无源传感器元件嵌入在地基中。
根据步骤707，在地基上建设结构期间，一个或多个磁致伸缩式负荷测量传感器可用来监测预拉伸负荷。提供对预拉伸负荷的精确监测，容许在建造结构期间或之后在结构寿命期间对锚定螺栓的预拉伸的变化进行检测。
根据另外的、备选的或附加的实施例，在步骤708中，测量电子器件可连接到插头上，以用于测量锚定螺栓中的拉伸应力。例如，该步骤可以在对结构如风力涡轮机进行维护期间完成。因此，在步骤710中，对锚定螺栓中的拉伸应力的精确测量可以在每周一次、每月一次或者每年一次的基础上进行。鉴于负荷测量单元的小漂移，可检测到锚定螺栓负荷中的变化。因此可以利用一个有源电子测量装置在不同的位置进行测量。如果检测到不希望的测量结果，则可以采取对策。
根据另外的实施例，备选地或附加地，可在地基外永久性地设置有源测量电子设备，以用于连续地或半连续地监测锚定螺栓上的拉伸应力。例如，可基于秒、分或小时(如每一秒、每一分或每一小时)来监测地基的一个或多个位置处的拉伸应力值。这种信号可以为整个结构的控制单元提供反馈。例如，如果操作风力涡轮机，则可将反馈提供到风力涡轮机的控制单元。因此，由于对风力涡轮机的不同元件进行控制而产生的负荷变化可引起到控制单元的直接反馈。
如上所述，根据不同的实施例，可考虑在两种不同情况下对结构如风力涡轮机的拉伸应力负荷测量。可以在风力涡轮机运行期间对地基上的负荷进行测量，或者风力涡轮机可以停止以使得可以在稳定状态下对地基上的负荷进行测量。
根据本申请所述的不同实施例，提供了用于对结构进行支承的地基。该地基可包括地基主体，连接下锚定板和该结构的至少一个锚定螺栓，以及用于测量该至少一个锚定螺栓上的负荷的磁致伸缩式负荷测量传感器，该负荷测量传感器设置在该地基主体中。根据不同的可选设计，该磁致伸缩负荷测量传感器可包括邻近该至少一个锚定螺栓设置的磁场传感器，备选地或者附加地，该磁致伸缩式负荷测量传感器可包括连接到该至少一个锚定螺栓上的至少一个磁性地编码的钢杆以及邻近该至少一个磁性地编码的钢杆而设置的磁场传感器，其中，该至少一个磁性地编码的钢杆的长度在该至少一个锚定螺栓的长度方向上延伸。
根据通过与任何一个其它实施例相结合而实现的另外的实施例，磁场传感器的、嵌入在地基中的部分包括无源元件。在这种情况下，通常将在地基主体外部的电源连接到磁场传感器上。
因此，根据另外的实施例，可行的是，至少一个磁性地编码的钢杆固定地连接到至少一个拉伸螺栓的第一位置和该至少一个锚定螺栓的第二位置上。根据另外的典型实施例，可以通过将该至少一个磁性地编码的钢杆固定到设置在该至少一个拉伸螺栓上的第一螺母，使该至少一个磁性地编码的钢杆固定地连接到第一位置；并且可以通过将该至少一个磁性地编码的钢杆固定到设置在该至少一个拉伸螺栓上的第二螺母，使该至少一个磁性地编码的钢杆固定地连接到该第二位置。作为另外的备选修改或附加修改，可以为该至少一个锚定螺栓的各个螺栓提供至少两个磁性地编码的钢杆，并且至少一个磁场传感器邻近该至少两个磁性地编码的钢杆的各个钢杆而设置。
根据可与本申请所述的任何一个实施例相结合的典型实施例，可提供至少36个锚定螺栓。作为另外可选择的元件，该至少36个锚定螺栓中的至少三个螺栓可装有负荷测量传感器。
根据可与本申请所述任何一个实施例相结合的另外的实施例，在地基的四侧上的锚定螺栓可装有负荷测量传感器，其中，该四侧中的两个分别彼此相对。根据可与本申请所述实施例中任何一个相结合的另外实施例，该磁致伸缩式负荷测量传感器适于测量该至少一个锚定螺栓中的拉伸应力。
根据可与本申请所述任何一个实施例相结合的其它实施例，可提供用来终止连接到磁致伸缩式负荷测量传感器上的导线的插头，该插头设置在地基的外侧，以用作信号入口。备选地或者附加地，可提供用于负荷测量单元的、适于容许负荷测量单元在地基主体中移动的壳体。
根据一些实施例，可提供具有根据本申请所述的任何一个实施例的地基的风力涡轮机。因此，作为示例，提供用于终止连接到测量传感器上的导线的插头是可行的，该插头设置在地基的外侧，以用作塔架中的信号入口。
根据可与本申请所描述的任何一个实施例相结合的一些实施例，提供了风力涡轮机。该风力涡轮机可包括至少一个结构构件，该结构构件选自包括下列构件的组：塔架、由该塔架支承的舱室、连接到该舱室的毂以及连接到该毂的至少一个转子叶片，其中，至少一个磁性地编码的钢杆连接到这些结构构件中的该至少一个构件上，其中，该至少一个磁性地编码的钢杆固定地连接到该至少一个结构构件的第一位置和该至少一个结构构件的第二位置，并且磁场传感器邻近该至少一个磁性地编码的钢杆而设置。根据一个实施例，该结构构件可以是塔架，并且该至少一个磁性地编码的钢杆邻近该塔架的壁延伸。根据另一个实施例，可选择性地提供根据本申请所描述的任何一个实施例的地基。
根据另外的实施例，提供了一种测量地基锚定螺栓中的拉伸应力的方法。该方法包括：使磁致伸缩式负荷传感器嵌入在地基中，提供用于从外部通到该磁致伸缩式负荷传感器信号线路的插头，将测量电子器件连接到该插头上，以及测量该锚定螺栓的拉伸应力。根据另外的选项，该测量可连续地、半连续地进行，和/或在每周一次、每月一次或每年一次的基础上有规律地进行。因此，作为示例，该测量电子器件可依次连接到一个以上的插头上。根据另外的实施例，可以在将结构拉紧到地基上期间，和/或在地基上建造结构期间进行进行测量。
因此，根据可与本申请所描述的任何一个实施例相结合的一些实施例，该测量方法可用来在拉紧期间测量螺栓中的拉伸。因此，作为另外的改进，在获得恰当的预拉伸的时刻，该拉紧过程停止。
该书面描述利用包括了最佳模式的实施例来公开本发明，并且使本领域的技术人员能够制造和使用本发明。虽然已根据不同的特定实施例对本发明进行了描述，但是本领域的技术人员将会认识到，本发明可以在带有权利要求的精神和范围内的修改的情况下来实施。尤其是，上述实施例的非排他性特征可彼此结合。本发明的可获得专利权的范围由权利要求来限定，并且可包括本领域技术人员能想到的其他实例。如果这些其它实例具有与权利要求的字面意思无区别的结构性元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面意思无实质性区别的等效的结构性元件，那么这些其它实例也意图包括在权利要求的范围内。