[實用新型]一種大跨橋梁動態位移視頻傳感器系統

有效

• 申請號: 201720516328.8
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN206724923U
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 李枝軍;宋奎;馬志國;徐秀麗;李雪紅
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G01B21/02
• 分類號: G01B21/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 徐激波

技術領域

本實用新型涉及視頻位移傳感器技術的改進，主要針對大跨度橋梁動態位移的測試。

背景技術

近年來，由于經濟和交通突飛猛進，交通量的劇增和超限超載現象在世界各國凸顯。經濟的迅速發展，對于交通能力的要求也在不斷提高，不少橋梁的老化和功能退化已呈現加速趨勢。為了確保大型橋梁結構的安全性和耐久性，減少和避免重大損失，進行大型橋梁結構工作狀態和結構特性參數的監測和評估工作已迫在眉睫。

傳統的大跨橋梁動態位移測試方法分為接觸式測試和非接觸式測試兩種。目前為止已經研發的各種傳統測試技術各有其局限性和缺點。接觸式測試方法由于需要在結構在安裝標靶，給其的使用帶來不便。而目前存在的非接觸式位移傳感器不僅受到測量精度和測量距離的限制，而且易受外界環境的影響。視頻位移傳感器技術的出現使上述問題得到了解決。

視頻位移傳感器由攝影機、光學鏡頭、三腳架及配件和筆記本電腦組成。其具有便攜性、易操作、不需要安裝標靶和測量精度高等優越性。視頻傳感器技術的基本原理是通過裝有光學鏡頭的攝影機捕獲一個時段內橋梁結構的振動過程，再利用模板匹配技術和像素處理技術獲得高精度的橋梁結構像素振動位移，再通過坐標變換到用實際距離單位表示的振動位移曲線。

現有視頻位移傳感器系統首先利用攝影機記錄下橋梁動態位移過程，再利用線纜傳送至筆記本電腦。利用特定程序對視頻進行處理，得到其動態位移時程曲線?，F存問題主要有以下兩點：(1)外界環境產生的振動對測量結果影響較大，主要包括實際工程測量中車輛導致的地面振動，風力導致的測量設備的振動以及測量中人為因素所產生的振動，大跨橋梁的動態位移測量對其精度要求到毫米級，這些因素勢必對測量結果產生很大的影響。(2)測量角度的精確計算，現有測量計算對鏡頭與橋梁結構之間角度問題，往往是忽略不計，考慮仰角不是很大時，對測量結果影響不大，而對于大跨度橋梁來講，設備架設點往往離結構較遠，此時的角度較大，由此產生的測量結果偏差較大。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服現有技術的不足，而提供的一種抗外界干擾性強、高精度大跨橋梁動態位移視頻傳感器系統，其為適應實際工程復雜環境下使用的，以及在不同測量角度下，實現對大跨橋梁動態位移精確測量的設備。

本實用新型采用的技術方案為：一種大跨橋梁動態位移視頻傳感器系統，包括變焦距鏡頭、三角架、視頻傳感器、線纜、加速度傳感器、線纜固定夾、水平角刻度盤、結構固定夾、仰角刻度盤、水準儀、中桿伸縮夾和腳桿固定夾；

所述變焦距鏡頭安裝在三角架上，三角架由上部的鏡筒托架與下部結構組成，鏡筒托架與下部結構之間通過結構固定夾固定；

所述變焦距鏡頭通過其下部的卡槽與截面為圓弧形鏡筒托架相連接，并通過鏡筒托架下方的調節螺絲將其握緊固定，變焦距鏡頭與視頻傳感器連接，視頻傳感器伸出的線纜布置在三腳架內表面，并通過線纜固定夾固定；

所述加速度傳感器置于鏡筒托架下部，加速度傳感器伸出的線纜同樣布置在三腳架內表面；

所述三角架上安裝有水平角刻度盤、仰角刻度盤和水準儀；所述三角架的腳桿上設有腳桿固定夾，所述三角架的中桿上設有中桿伸縮夾。

作為優選，所述三角架的腳桿底部設有可替換磁鐵腳尖，腳尖內有磁鐵，同時腳尖與腳桿通過螺紋連接。

作為優選，所述三角架的中桿上設有線纜收放裝置。

本實用新型在鏡筒的下方設有高靈敏度雙刻度盤，鏡筒與三腳架采用圓盤式卡槽連接。隨著鏡筒的轉動，角度刻度表可記錄下測量時鏡筒角度的變化，再利用角度值計算得到結構水平和豎向兩個方向的動態位移。

在三腳內部設置有加速度傳感器，可測得設備本身的細微振動。初始得到的動態位移時程曲線應濾掉加速度傳感器測得的部分，才得到最終的位移時程值。

另外，線纜均采用依附于三腳架內表面布置，利用卡槽將其固定。三腳架中桿內部設置有線纜收放裝置用來存放線纜，其原理類似于生活中的織布用線。對于需要遠距離控制操作時，可更換較長的線纜。

本實用新型的有益效果：

1.可精確處理測量時的角度問題，使得豎向和水平向位移的劃分更加明確，測量結果更準確。

2.鏡頭與三腳架的連接采用圓盤式卡槽連接，連接更加牢固，整個系統更加穩定，手動對準目標點時也更加簡單方便。

3.加速度傳感器的布置，使得整個系統抗外界干擾性更強，從而使得視頻位移傳感器能夠更好的應用到實際工程中。

4.線纜的布置采用依附于三腳架內表面，使測量設備在應用中更加的安全和穩定。