[發明專利]一種多形的空間三維位移監測裝置及位移計算方法

有效

• 申請號: 202011064346.X
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112833838B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 黃德武
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01B21/04
• 分類號: G01B21/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種多形空間三維位移監測裝置及位移計算方法，屬于工程測量、安全監測領域。監測裝置由底座，測縫計、支撐桿組成。底座可任意三角形形式，三支測縫計一端與底座三頂點連接，另一端集合在一起，由支撐桿固定于監測對象上。空間三維位移監測計算方法的坐標系選擇上采用測量坐標系，通過三棱錐體積演變法及坐標增量計算法計算三維位移。本發明在裝置上底座形狀自由、占地小、安裝靈活、三維位移計算方法簡單、準確、通用、可程序化，便于應用等優點。

技術領域

本發明涉及安全監測領域，具體為一種多形的空間三維位移監測裝置及位移計算方法。

背景技術

大型結構工程的設計、施工及后期運營過程中，難免會產生裂縫(三維方向)，這些縫隙的變形特征，既是反應結構受力狀態的重要表征，也是評估結構健康狀態的重要指標，準確地監測這些結構縫隙，對于結構的設計、施工和后期運營安全至關重要。

目前市面上的空間三維位移監測多數采用三向測縫計進行，而三向測縫計的安裝其底座全部采用固定直角三角形結構，使用時將某一條直角邊與計算位移坐標系重合，存在占地大，安裝不靈活等問題；同時由于空間三維變形的不確定性，目前的計算方法都是針對固定型的監測裝置，采用近似計算，尤其是在同一個監測工程中使用不同廠家的監測裝置，數據處理方法不同，導致計算沒有通用性。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種多形的空間三維位移監測裝置及位移計算方法及其使用和檢測方法。

本發明提供如下技術方案：一種多形的空間三維位移監測裝置，包括底座安裝平臺、底座、測縫計、監測體和固定桿，所述底座安裝平臺的一側固定連接有底座，所述底座的形狀為三角形，所述底座上安裝有三組測縫計，所述底座的一端固定連接有固定桿，并通過固定桿與監測體固定連接，從而對底座起到支撐作用。

優選的：所述底座的尺寸大小與三角形形狀均為任意規格。

一種多形的空間三維位移計算方法，包括以下步驟：

步驟S1，根據底座結構及形狀，計算底座在設定坐標系下的三維坐標；

步驟S2，根據安裝的三支三向測縫計的初始長度，計算出集合點的初始空間三維坐標(x0,y0,z0)；

步驟S3，根據實時監測的三支測縫計的數據，計算出集合點的實時空間三維坐標(xi,yi,zi)；

步驟S4，根據步驟S3和S2，計算監測對象的三維位移量(xi-x0,yi-y0,zi-z0)；

步驟S5，若需監測不同方向的位移變化情況，可對步驟S4的位移量進行投影計算轉換。

優選的：所述方法采用了測量坐標系。

優選的：所述方法通過三棱錐體積演變，并對測量坐標下的投影進行計算。

與現有技術相比，本發明提供了一種多形的空間三維位移監測裝置及位移計算方法及其檢維修方法，具備以下有益效果：

本發明的新穎性是安裝底座的形狀是任意三角形，解決了原底座占地大、安裝不靈活的缺點；創造性是特別適合安裝空間大小不一、尤其是狹小空間的監測工程，計算方法采用三棱錐體積演變及投影相結合，適合任意形的三維空間三維位移監測，計算嚴密、準確、精確，計算方法通用，可實現程序化。

附圖說明

圖1為本發明監測裝置主視示意圖

圖2為本發明計算方法示意圖。

圖1中：1、底座安裝平臺，2、底座，3、測縫計，4、監測體，5、固定桿，A、B、C為底座三角形的三頂點，O為三支測縫計集合點。

圖2中：O’為O在面ABC的投影、O?O’⊥△ABC、O’O1⊥AB、O’O2⊥BC、O’O3⊥AC。