專利名稱：橋梁撓度對稱式光電自動(dòng)測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于橋梁技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種橋梁撓度對稱式光電自動(dòng)測量裝置。
背景技術(shù)：
撓度監(jiān)測是橋梁狀態(tài)監(jiān)測的一個(gè)重要內(nèi)容，而連通管法是現(xiàn)有的撓度人工觀測的主要方法之一，它是在橋梁上鋪設(shè)水管，在需要被觀測的點(diǎn)安裝一豎直連通管，管內(nèi)裝液體，各連通管通過水管相通、從而使它們的液面保持在同一水平面，以岸基處的連通管的液位作為各點(diǎn)測量的基準(zhǔn)，當(dāng)橋梁梁體發(fā)生變形時(shí)，固定在梁體上的水管隨之移動(dòng)，此時(shí)各連通管內(nèi)的液面基本維持不變，但各豎直水管的相對液面卻發(fā)生了移動(dòng)，讀出連通管內(nèi)液位的相對位移量，即可獲得各被測量點(diǎn)的撓度變化值。該方法測量精度可以滿足要求，但由于采用人工讀數(shù)，對操作人員的責(zé)任心要求高，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，只能適用于橋梁的短期靜態(tài)撓度觀測，有時(shí)還受到測量環(huán)境如天氣、溫度的影響。而橋梁技術(shù)的發(fā)展，對橋梁撓度的監(jiān)測提出了自動(dòng)、長期、動(dòng)態(tài)的要求。對連通管法而言，這就要求將液位的人工觀測改為自動(dòng)監(jiān)測。
直接采用現(xiàn)成的超聲液位計(jì)與連通管相結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)的上述自動(dòng)監(jiān)測的方法之一。該方法通過超聲液位計(jì)來自動(dòng)測量連通管內(nèi)的液位變化，實(shí)現(xiàn)橋梁撓度自動(dòng)、長期、動(dòng)態(tài)監(jiān)測的要求。但是超聲波在不同的溫度下在同一介質(zhì)中的傳播速度是不同的，而且液體容易在溫度升高時(shí)形成蒸汽，也會(huì)改變其傳播速度，這樣利用超聲波來進(jìn)行液位測量精度不高，僅為厘米級(jí)，達(dá)不到測量要求，且相對價(jià)格較高。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對現(xiàn)有橋梁撓度測量手段存在的諸多缺點(diǎn)，尤其是針對連通管式超聲撓度監(jiān)測裝置存在的以上不足，提供一種橋梁撓度線性對稱式光電自動(dòng)測量裝置，實(shí)現(xiàn)對橋梁撓度的多點(diǎn)、實(shí)時(shí)、長期、遠(yuǎn)程、高精度、自動(dòng)監(jiān)測，且達(dá)到價(jià)格低、實(shí)施簡單的要求。
本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案橋梁撓度對稱式光電自動(dòng)測量裝置，它具有沿橋梁梁體縱向鋪設(shè)的水平管，在水平管上間隔適當(dāng)距離連接豎直連通管，且與水平管連通，各相互連通的豎直連通管內(nèi)液面保持在同一水平面。各豎直連通管處分別裝有一套光電液位計(jì)，而光電液位計(jì)由沿豎直連通管的管軸方向排列的條形光源和條形光電接收陣列、數(shù)字處理電路、信號(hào)的通信接口組成，各個(gè)光電液位計(jì)的數(shù)據(jù)信號(hào)通過同一信號(hào)線，以總線的方式連接到外部電腦上，構(gòu)成橋梁撓度自動(dòng)測量網(wǎng)絡(luò)。
光電液位計(jì)的設(shè)置位置可以多種，一種是將光電液位計(jì)的條形光源和條形光電接收陣列沿豎直連通管的軸向?qū)ΨQ設(shè)置在透明豎直連通管外的兩側(cè)。另一種是將光電液位計(jì)的條形光源和條形光電接收陣列沿豎直連通管的軸向?qū)ΨQ設(shè)置在豎直連通管內(nèi)部的另一透明內(nèi)管中，豎直連通管內(nèi)壁具有光反射面。
所述的條形光源可采用日光燈管、霓虹燈管，也可采用將多個(gè)發(fā)光二極管芯片組合在一印刷電路板上形成發(fā)光組件，或者其他方式的線光源。條形光電接收陣列可采用光電二極管陣列、CCD線陣，也可將多個(gè)光電二極管芯片組合在一印刷電路板上形成的半集成光電接收組件，或其他方式的線性光電接收元件。條形光源與條形光電接陣列的長度可以按要求拼接加長。
為了增強(qiáng)信號(hào)的信噪比，還可以在透明豎直連通管內(nèi)放入浮子。
數(shù)字處理電路可以幼多種選擇，如單片機(jī)、現(xiàn)場可編程邏輯電路、DSP等數(shù)字信號(hào)處理電路，都可以完成信號(hào)的現(xiàn)場處理。
而信號(hào)的通信也可采用RS-485、CAN、RS-232、USB等接口，以總線方式與一臺(tái)電腦構(gòu)成現(xiàn)場監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
采用本專利的結(jié)構(gòu)，就可以通過浮子對光線的遮擋位置，反映出液位(即橋梁在該點(diǎn)處的撓度)變化，從而通過信號(hào)處理器實(shí)時(shí)、高精度地計(jì)算出具體的撓度變化值，并通過通信接口，傳送到電腦處，實(shí)現(xiàn)對橋梁撓度的多點(diǎn)、實(shí)時(shí)、長期、遠(yuǎn)程、高精度、自動(dòng)監(jiān)測。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、采用光電透射原理形成本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能滿足整個(gè)測量量程的需要。
2、光電接收陣列的輸出結(jié)果是數(shù)字量，精度高、抗干擾性能好、穩(wěn)定可靠。
3、數(shù)字處理芯片的測量速度快，能實(shí)現(xiàn)撓度的動(dòng)態(tài)監(jiān)測。
4、系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)，便于自動(dòng)采集各點(diǎn)撓度信號(hào)、并進(jìn)行數(shù)據(jù)的集中處理，能實(shí)現(xiàn)對橋梁撓度的自動(dòng)、長期、動(dòng)態(tài)監(jiān)測。
5、可以根據(jù)撓度測量范圍的要求，對條形光源與線性光電接受陣列進(jìn)行拼接，使其具有足夠的長度，以便滿足不同撓度監(jiān)測范圍的要求。
6、價(jià)格相對較便宜。


圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型連通管與光電液位計(jì)一種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)形式的示意圖；圖3是本實(shí)用新型連通管與光電液位計(jì)一種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)形式的示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本橋梁撓度對稱式光電自動(dòng)測量裝置具有沿橋梁梁體縱向鋪設(shè)的水平管1，在水平管上間隔適當(dāng)距離通過三通管2連接豎直連通管3，與水平管1連通，內(nèi)裝透明液體，各相互連通的豎直連通管3內(nèi)液面保持在同一水平面。各豎直連通管3分別裝配有一套光電液位計(jì)4，光電液位計(jì)4是由沿連通管地管軸對稱設(shè)置的條形光源和條形光電接收陣列構(gòu)成。各光電液位計(jì)4通過電源線5連接外部電源，信號(hào)處理器在總線6的控制下，自動(dòng)對條形光電接收陣列的輸出進(jìn)行采集、處理、計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果通過總線傳輸?shù)街醒霐?shù)據(jù)處理裝置7進(jìn)行后續(xù)處理與記錄。
參見圖2，這是光電液位計(jì)的一種設(shè)置位置，它采用日光燈管為條形光源13，采用光電二極管陣列為條形光電接收陣列10。條形光源13和條形光電接收陣列10沿透明豎直連通管3外側(cè)軸對稱固定，管內(nèi)裝有浮子8。條形光源13由電源12獲得能量，發(fā)出的光通過管內(nèi)的透明液體9直接照射到另一面的條形光電接收陣列10上，由于浮子8的遮擋，條形光電接收陣列10接收到的光強(qiáng)分布即反映了液位的位置信號(hào)，由數(shù)字信號(hào)處理器11處理、計(jì)算后，即可通過通信接口將計(jì)算結(jié)果發(fā)送到總線上去。
參見圖3，這是光電液位計(jì)的另一種設(shè)置位置，它采用日光燈管作為條形光源13，采用光電二極管陣列為條形光電接收陣列10。條形光源13和條形光電接收陣列10是沿豎直連通管3軸對稱設(shè)置在管內(nèi)的透明內(nèi)管14中，而在豎直連通管3內(nèi)壁具有光反射面，條形光源13由電源12獲得能量，發(fā)出的光是通過透明液體9照射到豎直連通管3內(nèi)壁的光反射面后反射到光電接收線形陣列10上。這種結(jié)構(gòu)可以將光電液位計(jì)封裝在透明內(nèi)管14中，對其起到保護(hù)作用。
權(quán)利要求1.橋梁撓度對稱式光電自動(dòng)測量裝置，具有沿橋梁梁體縱向鋪設(shè)的水平管，在水平管上間隔適當(dāng)距離連接豎直連通管，且與水平管連通，各相互連通的豎直連通管內(nèi)液面保持同一水平面，其特征在于各豎直連通管處分別裝有一套光電液位計(jì)，光電液位計(jì)由沿豎直連通管的管軸方向排列的條形光源和條形光電接收陣列、數(shù)字處理電路、信號(hào)的通信接口組成，各個(gè)光電液位計(jì)的數(shù)據(jù)信號(hào)通過同一信號(hào)線，以總線的方式連接到外部電腦上，構(gòu)成橋梁撓度自動(dòng)測量網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁撓度對稱式光電自動(dòng)測量裝置，其特征在于光電液位計(jì)的條形光源和條形光電接收陣列沿豎直連通管的軸向?qū)ΨQ設(shè)置在透明豎直連通管外的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁撓度對稱式光電自動(dòng)測量裝置，其特征在于光電液位計(jì)的條形光源和條形光電接收陣列沿豎直連通管的軸向?qū)ΨQ設(shè)置在豎直連通管內(nèi)部的另一透明內(nèi)管中，豎直連通管內(nèi)壁具有光反射面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的橋梁撓度對稱式光電自動(dòng)測量裝置，其特征在于條形光源采用日光燈、霓虹燈或?qū)⒍鄠€(gè)發(fā)光二極管芯片按線性組合在一印刷電路板上形成的半集成發(fā)光組件，且條形光源的長度可以按要求拼接加長。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的橋梁撓度對稱式光電自動(dòng)測量裝置，其特征在于條形光電接收陣列可采用光電二極管陣列、CCD線陣，也可將多個(gè)光電二極管芯片組合在一印刷電路板上形成的半集成光電接收組件，且條形光電接收陣列的長度可以按要求拼接加長。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的橋梁撓度光電自動(dòng)測量系統(tǒng)，其特征在于豎直連通管內(nèi)可以設(shè)有浮子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的橋梁撓度對稱式光電自動(dòng)測量裝置，其特征在于數(shù)字處理電路可以采用單片機(jī)、現(xiàn)場可編程邏輯電路或DSP數(shù)字信號(hào)處理電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的橋梁撓度對稱式光電自動(dòng)測量裝置，其特征在于各個(gè)光電液位計(jì)的數(shù)據(jù)信號(hào)，可通過RS-485、CAN、RS-232、USB接口，以總線方式與一臺(tái)電腦構(gòu)成現(xiàn)場監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
專利摘要橋梁撓度對稱式光電自動(dòng)測量裝置，它具有沿橋梁梁體縱向鋪設(shè)的水平管，在水平管上間隔適當(dāng)距離連接豎直連通管，且與水平管連通，各相互連通的豎直連通管內(nèi)液面保持在同一水平面。各豎直連通管處分別裝有一套光電液位計(jì)，而光電液位計(jì)由沿豎直連通管的管軸方向排列的條形光源和條形光電接收陣列、數(shù)字處理電路、信號(hào)的通信接口組成，各個(gè)光電液位計(jì)的數(shù)據(jù)信號(hào)通過同一信號(hào)線，以總線的方式連接到外部電腦上，構(gòu)成橋梁撓度自動(dòng)測量網(wǎng)絡(luò)。本裝置能實(shí)現(xiàn)對橋梁撓度的多點(diǎn)、實(shí)時(shí)、長期、遠(yuǎn)程、高精度、自動(dòng)監(jiān)測，價(jià)格相對較低，實(shí)施簡單。
文檔編號(hào)G01N21/84GK2674442SQ200320127308
公開日2005年1月26日 申請日期2003年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
發(fā)明者陳偉民, 陳星 , 朱永, 符欲梅, 陳小強(qiáng), 章鵬 申請人:重慶大學(xué), 重慶市渝宇光電監(jiān)控科技有限公司