[發明專利]一種橋梁振動變形的監測裝置及實時監測方法

有效

• 申請號: 200810150077.1
• 申請日: 2008-06-19
• 公開（公告）號: CN101315274A
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（設計）人: 樂開端
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;西安華騰光電有限責任公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01H9/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱海臨

技術領域

本發明涉及一種測量裝置及測量方法，特別涉及一種大型橋梁振動變形的監測裝置及實時監測方法。

背景技術

由于目前國內所涉及到橋梁實時振動變形監測方面的裝置和方法比較少，而且現有的測量方法有些過于復雜且測量精度不高，或者測量方式簡單，不能精確的測量橋梁的變形量，也不能進行準確的實時采集，給橋梁監測人員對橋梁的變形情況和安全性判斷帶來不便。

發明內容

本發明為了解決現有橋梁振動變形監測方法所存在的上述不足，提高橋梁在使用的中的安全性。提供了一種基于激光成像原理的高精度，實時監測橋梁振動變形的裝置和方法。

為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種橋梁振動變形的監測裝置，包括設置在橋梁一端或橋長方向任一位置的一個激光發射器，或分別設置在橋梁兩端的兩個激光發射器，其特征在于，在激光發射器出射光束直線方向延伸的橋梁上設置有多個監測點，每個監測點上都設置一套同步光接收及傳遞裝置；各同步光接收及傳遞裝置通過各自的信號線輸出連接一根現場總線，該現場總線連接到處于激光發射器位置的集中控制及通訊裝置，該集中控制及通訊裝置與一個遠程監測中心通過無線或有線方式實現同步光接收及傳遞裝置監測數據的傳輸。

上述裝置中，所述同步光接收及傳遞裝置包括一個置于在出射光束上的反射透射棱鏡，在垂直于反射透射棱鏡反射光方向設置有成像屏、光學放大器和光電轉換及數據存儲器，光電轉換及數據存儲器通過信號線連接現場總線。

一種用以上監測裝置實時監測橋梁振動變形的方法，包括下述步驟：

(1)首先在橋梁的一端或橋長方向任一位置安裝一個激光發射器，或在橋梁兩端分別安裝兩個激光發射器，在激光發射器出射光束直線方向延伸的橋梁上設置有多個監測點，每個監測點上都設置一套同步光接收及傳遞裝置，激光發射器向離其最近監測點上的第一套同步光接收及傳遞裝置發射激光；

(2)第一套同步光接收及傳遞裝置對激光發射器的出射光按一定比例進行分光，一部分反射接收、成像及采集存儲；一部分透射并往后傳遞；其后各同步光接收及傳遞裝置對前面的同步光接收及傳遞裝置的出射光進行同樣處理；

(3)各測點的同步光接收及傳遞裝置將存儲的光成像數據通過各自的信號線輸出到一根現場總線，經過該現場總線同步傳輸到處于激光發射器位置的集中控制及通訊裝置，集中控制及通訊裝置通過無線或有線傳輸到遠程監測中心。

上述方法中，步驟(2)中所述第一套同步光接收及傳遞裝置對激光發射器的出射光按一定比例進行分光的具體方法是：第一套同步光接收及傳遞裝置中采用一個置于在出射光束上的反射透射棱鏡，該反射透射棱鏡按一定比例將激光發射器的出射光束進行分光，一部分透射并往后面的同步光接收及傳遞裝置傳遞；一部分反射到成像屏；形成一個均勻的光斑，再經過光學放大器輸入到光電轉換及數據存儲器中，光電轉換及數據存儲器將其最初采集的光斑數據設置為基準點，當橋梁發生振動變形時，光斑在成像屏上會發生移動，這時光電轉換及數據存儲器將采集到的光斑變化量與基準點進行比較，通過其連接現場總線的信號線準確輸出橋梁在本測點橫向和縱向的變形量。

步驟(2)中所述同步光接收及傳遞裝置按一定比例進行分光是指：第一套同步光接收及傳遞裝置的反射透射棱鏡的反射率按10％計，其后的各同步光接收及傳遞裝置的反射透射棱鏡的反射率按5％遞增，使測點數滿足所要測量橋梁的長度及精度要求。

步驟(1)中所述在橋梁的兩端安裝激光發射器時，激光發射器可從橋梁的兩端向橋中部各監測點上的同步光接收及傳遞裝置對射，然后按步驟(2)～(3)的方法實現大跨度的橋梁振動與變形的實時監測。

由于本發明測量裝置的光接收和傳遞發射的工作是連續的，不但可以進行橋梁變形量的定時采集，而且可以進行橋梁振動變形的高精度實時采集監測，更方便快捷的了解橋梁的變形，使測量更加準確和安全，并可得到橋梁結構的振動模態。這樣可以使監測人員能夠對橋梁的各種變形進行分析，對橋梁的異常變化能夠提前做出判斷和處理，并對優化設計提供依據。

在測量過程中，本發明可以根據橋梁本身特性的不同，可采取增加或減少測量點的數量和測量點的距離的方法來實現測量要求，也可以采取兩端對射的方式進行大跨度橋梁的變形測量，也可分段進行測量，測量效果和精度不受影響。

附圖說明