[發(fā)明專利]一種GPS信號接收機(jī)與加速度計(jì)聯(lián)合監(jiān)測裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910011456.7
• 申請日: 2009-05-05
• 公開（公告）號: CN101660964A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伊廷華;李宏男;王豐
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01S1/02;G01P15/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心
• 代理人: 侯明遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種GPS信號接收機(jī)與加速度計(jì)聯(lián)合監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)

近年來，隨著GPS載波相對定位技術(shù)的逐步成熟，這一有著高效、快速、全自動、全天候和高精度等優(yōu)越性能的變形監(jiān)測方法在特大型土木工程中開始應(yīng)用。GPS監(jiān)測技術(shù)有著傳統(tǒng)測量方法所無法具備的優(yōu)勢：1)各測站間無需通視，是相互獨(dú)立的觀測值；2)全天候作業(yè)，GPS監(jiān)測工作可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響；3)定位精度高，實(shí)時(shí)定位精度平面可達(dá)10mm，高程可達(dá)20mm；4)觀測時(shí)間短；5)能同時(shí)測定點(diǎn)的動靜態(tài)三維坐標(biāo)，不存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象；6)操作方便，可以方便地把GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)建成無人值守的自動監(jiān)測系統(tǒng)。GPS監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)從最初的大壩監(jiān)測擴(kuò)展到地震監(jiān)測、山體滑坡、地面沉降、海洋平臺、超高層建筑、大跨橋梁等復(fù)雜系統(tǒng)的監(jiān)測。

然而，目前GPS信號接收機(jī)的最高采樣頻率僅為20Hz，按照耐奎斯特采樣定理，基本滿足了通常的土木工程結(jié)構(gòu)在0.1～10Hz這一范圍的要求，為了更好的得到動態(tài)變形的細(xì)節(jié)，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，采樣頻率一般應(yīng)為待測最高頻率的3～8倍，但現(xiàn)有的技術(shù)還不能解決這一難題。此外，GPS信號接收機(jī)造價(jià)昂貴，在野外全天候監(jiān)測時(shí)應(yīng)具有良好的防雷保護(hù)措施。

常規(guī)的結(jié)構(gòu)高頻振動監(jiān)測工具主要是加速度計(jì)，但其缺點(diǎn)也非常明顯：1)土木工程建筑物的整體慣性偏移速度較慢，采用加速度不能準(zhǔn)確的運(yùn)算結(jié)構(gòu)整體的擺動幅度，且進(jìn)行了兩次積分，精度不高，很難達(dá)到厘米級水平；2)加速度計(jì)存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，長時(shí)間連續(xù)監(jiān)測較為困難。

因此，開發(fā)一種具有防雷保護(hù)措施，能夠綜合利用GPS信號接收機(jī)的低頻特性與加速度計(jì)高頻特性的聯(lián)合監(jiān)測裝置，對于大型土木工程結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種GPS信號接收機(jī)與加速度計(jì)聯(lián)合監(jiān)測裝置，其目的是解決GPS信號接收機(jī)天線難以整平、不能防雷、只能監(jiān)測結(jié)構(gòu)的低頻振動特性、GPS信號受多路徑影響嚴(yán)重等問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

GPS信號接收機(jī)與加速度計(jì)聯(lián)合監(jiān)測裝置，主要由GPS信號接收機(jī)天線支撐、GPS信號接收機(jī)天線、圓水準(zhǔn)器、腳螺旋、三角形鋼板、抑徑板、銅棒、GPS信號接收機(jī)數(shù)據(jù)線、固緊螺栓、支撐桿、三維加速度計(jì)、三維加速度計(jì)數(shù)據(jù)線、地線、穿線孔和螺栓孔組成。主要技術(shù)方案為：通過三根支撐桿將三塊三角形鋼板連接成一個(gè)三層結(jié)構(gòu)，在一層和二層的支撐桿以及二層和三層的支撐桿上裝有起整平作用的腳螺旋；在第二層和第三層三角形鋼板上安裝圓水準(zhǔn)器，在第二層三角形鋼板的中心位置處安裝三維加速度計(jì)，在第三層三角形鋼板的中心位置處安裝GPS信號接收機(jī)天線支撐，通過固緊螺栓將GPS信號接收機(jī)天線固定在GPS信號接收機(jī)天線支撐上；在抑徑板邊緣的四個(gè)對稱位置處安裝四根銅棒，銅棒的下端連接地線，將三塊三角形鋼板連接形成的三層結(jié)構(gòu)固定到抑徑板上；將GPS信號接收機(jī)數(shù)據(jù)線通過穿線孔連接到GPS信號接收機(jī)，將三維加速度計(jì)數(shù)據(jù)線通過穿線孔連接信號采集儀上；通過抑徑板上的螺栓孔將裝置固定在需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動監(jiān)測的部位。

本發(fā)明的效果和益處體現(xiàn)在該裝置通過腳螺旋可以非常容易的整平GPS信號接收機(jī)的天線和加速度計(jì)，GPS信號接收機(jī)和加速度計(jì)可同時(shí)監(jiān)測結(jié)構(gòu)低頻位移振動和高頻加速度振動情況，抑徑板可有效減少來自地面的多路徑噪聲對GPS信號的影響，通過將地線接地能夠使儀器有效避雷，該裝置為大型土木工程結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測提供了一個(gè)有力的工具，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是GPS信號接收機(jī)與加速度計(jì)聯(lián)合監(jiān)測裝置的俯視圖。

圖2是圖1中GPS信號接收機(jī)與加速度計(jì)聯(lián)合監(jiān)測裝置的M側(cè)立面圖。

圖3是圖1中GPS信號接收機(jī)與加速度計(jì)聯(lián)合監(jiān)測裝置的N側(cè)立面圖。

圖4是圖2中GPS信號接收機(jī)與加速度計(jì)聯(lián)合監(jiān)測裝置的A-A剖面圖。

圖5是圖2中GPS信號接收機(jī)與加速度計(jì)聯(lián)合監(jiān)測裝置的B-B剖面圖。

圖6是圖2中GPS信號接收機(jī)與加速度計(jì)聯(lián)合監(jiān)測裝置的C-C剖面圖。

圖中：1.GPS信號接收機(jī)天線支撐；2.GPS信號接收機(jī)天線；3.圓水準(zhǔn)器；4.腳螺旋；5.三角形鋼板；6.抑徑板；7.銅棒；8.GPS信號接收機(jī)數(shù)據(jù)線；9.固緊螺栓；10.支撐桿；11.三維加速度計(jì)；12.三維加速度計(jì)數(shù)據(jù)線；13.地線；14.穿線孔；15.螺栓孔。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施步驟。