專利名稱：橋梁形變檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測量領(lǐng)域，尤其涉及一種橋梁形變檢測裝置。
技術(shù)背景目前國外檢測橋梁形變通常有兩種裝置， 一種橋梁形變檢測裝置的工作原理為將一束可見準(zhǔn)直激光入射到固定在橋梁上的一直徑固定的靶標(biāo)上， 靶標(biāo)內(nèi)設(shè)有一位移傳感器，當(dāng)橋梁在車輛等載荷作用下產(chǎn)生形變時(shí)，可見準(zhǔn) 直激光入射到位移傳感器上的位置也發(fā)生變化，記錄并測量激光入射到位移 傳感器上的位置的位移量，就可以測得靶標(biāo)所在處橋梁的形變量。這種橋梁 形變檢測裝置，要求激光入射到靶標(biāo)時(shí)的入射角在小于90。±10。的范圍內(nèi)， 條件較為苛刻；另外，由于固定在橋梁上的靶標(biāo)的直徑固定，并且通常較小， 所以可見準(zhǔn)直激光入射到該靶標(biāo)上時(shí)瞄準(zhǔn)困難。另一種國外橋梁形變檢測裝置的工作原理為采用步進(jìn)脈內(nèi)調(diào)頻的微波 脈沖對橋梁整體或局部進(jìn)行照射，同時(shí)接收回波，對于橋梁的某一處，如果 該處未發(fā)生形變，則通過接收回波得到的微波發(fā)射裝置距離橋梁該處的距離 都是相同的，如果該處發(fā)生了形變，則通過接收回波得到的微波發(fā)生裝置距 離橋梁上該處的距離發(fā)生變化，通過計(jì)算這種微波發(fā)生裝置與橋梁上該處的 距離差即可獲得橋梁該處的形變。這種橋梁檢測裝置實(shí)質(zhì)上測量的是微波發(fā) 生裝置與橋梁上被測點(diǎn)之間的距離，這樣就要求該微波發(fā)生裝置位于被測點(diǎn) 的正下方，如果偏離正下方，則會造成測量誤差。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種橋梁形變檢測 裝置，降低對橋梁形變檢測裝置現(xiàn)場使用條件的要求。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種橋梁形變檢測裝置，包括 設(shè)置在橋梁上的用于發(fā)出光的發(fā)光靶標(biāo)，還包括從其出瞳處接收所述光的望 遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、將所述望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)發(fā)出的光進(jìn)行反射的反射鏡、將所述反射鏡反 射之后的光進(jìn)行分光的分光鏡、接收從所述分光鏡分出的一路光的第一柱面 鏡組、接收從所述分光鏡分出的另一路光的第二柱面鏡組、接收從第一柱面 鏡組發(fā)出的光信號的第一電荷耦合器件和接收從第二柱面鏡組發(fā)出的光信號的第二電荷耦合器件；所述第一柱面鏡組和第二柱面鏡組分別包括兩個(gè)共焦的柱面鏡。其中，第一電荷耦合器件和第二電荷耦合器件均與用于接收所述第一電 荷耦合器件和第二電荷耦合器件發(fā)送過來的數(shù)據(jù)的接口模塊電連接，所述接 口模塊與用于將所述接口模塊接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以獲得橋梁形變量的數(shù)據(jù) 處理模塊電連接。第一柱面鏡組或第二柱面鏡組中的兩個(gè)柱面鏡的曲率半徑之和小于所述 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)出瞳的距離。第一電荷耦合器件和第二電荷耦合器件均為線陣電荷耦合器件。 第一柱面鏡組中的兩個(gè)柱面鏡均為平凸柱面鏡。 第二柱面鏡組中的兩個(gè)柱面鏡均為平凸柱面鏡。 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)為機(jī)械式經(jīng)煒儀或電子系列經(jīng)煒儀。本實(shí)用新型提供的橋梁形變檢測裝置，可以取得如下的技術(shù)效果 (1)通過在橋梁上設(shè)置發(fā)光靶標(biāo)，由靶標(biāo)主動發(fā)光，無需瞄準(zhǔn)，克服了 現(xiàn)有技術(shù)中對橋梁檢測裝置瞄準(zhǔn)困難的問題。(2 )通過望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)以及一反射鏡將靶標(biāo)發(fā)生的位移放大，使得橋梁發(fā) 生的微小形變更容易被檢測到。(3)采用兩組軸線相互垂直的柱面鏡將耙標(biāo)發(fā)生的位移分解為兩個(gè) 相互垂直方向上的位移，采用線陣電荷耦合器件采樣光信號，實(shí)現(xiàn)了用線 陣電荷耦合器件采樣斜向位移，降低了成本，提高了采樣頻率。下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1所示為本實(shí)用新型橋梁形變檢測裝置實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2所示為本實(shí)用新型橋梁形變檢測裝置實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示為本實(shí)用新型橋梁形變檢測裝置實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖，該裝 置具體包括發(fā)光靶標(biāo)101;望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)102,從發(fā)光靶標(biāo)101發(fā)出的光從 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)102的出瞳處入射；反射鏡112,將從望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)102出射的光 反射；分光鏡103，從反射鏡112反射出的光經(jīng)過分光鏡103之后分成兩路； 其中一路光線經(jīng)過第一柱面鏡104和第二柱面鏡105之后入射到第一電荷耦 合器件(Charge Coupled Device,簡稱CCD) 106上，另一路光線經(jīng)過第三 柱面鏡107和第四柱面鏡108之后入射到第二電荷耦合器件109上，第一柱 面鏡104和第二柱面鏡105共焦，第三柱面鏡107和第四柱面鏡108共焦， 第一柱面鏡104和第二柱面鏡105的軸線(即柱面鏡的母線)方向相同，第 三柱面鏡107和第四柱面鏡108的軸線方向相同，第一柱面鏡104與第二柱 面鏡105的軸線方向與第三柱面鏡107和第四柱面鏡108的軸線方向相互垂 直。第一柱面鏡104和第二柱面鏡105的曲率半徑之和小于望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)102 的出瞳的距離。第三柱面鏡107和第四柱面鏡108的曲率半徑之和也小于望 遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)102的出瞳的距離。第一柱面鏡104、第二柱面鏡105、第三柱面鏡 107以及第四柱面鏡108都可以是平凸柱面鏡。本實(shí)施例一具體工作原理為在橋梁的關(guān)鍵點(diǎn)處附加發(fā)光靶標(biāo)，當(dāng)橋梁在載荷的作用下發(fā)生了微小形 變時(shí)，梁體上的發(fā)光靶標(biāo)就會發(fā)生微小位移，靶標(biāo)發(fā)出的光線也發(fā)生變化。 將靶標(biāo)發(fā)出的光從望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的出瞳處入射，由于正常的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)是將接 收到的遠(yuǎn)處的物體發(fā)出的光從出瞳處由人眼接收，本實(shí)用新型中將望遠(yuǎn)鏡系 統(tǒng)的焦距對準(zhǔn)，使得耙標(biāo)成像在望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的出瞳處，可以使靶標(biāo)的像得到放大。從望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)出射的光經(jīng)過一反射鏡后，入射到分光棱鏡，最后CCD 接收，靶標(biāo)成的像再次被放大。根據(jù)光杠桿的原理，反射鏡與分光棱鏡的距 離越大，靶標(biāo)成的像被放大的倍數(shù)越大。反射鏡與分光棱鏡的距離應(yīng)當(dāng)設(shè)置 在小于望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的放大倍數(shù)與望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)出瞳距離的乘積的范圍內(nèi)，如果 超出此范圍，光斑過于發(fā)散、成像質(zhì)量過差。其中，望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)可以是機(jī)械 式經(jīng)綷儀或者電子經(jīng)絆儀。從望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)出射的光被反射鏡反射后經(jīng)過一分光棱鏡，將光束分成兩 路，其中 一路光線經(jīng)過第 一柱面鏡和第二柱面鏡之后入射到第 一 電荷耦合器 件上，另一路光線經(jīng)過第三柱面鏡和第四柱面鏡之后入射到第二電荷耦合器 件上，根據(jù)柱面鏡成像的原理，經(jīng)過第一柱面鏡和第二柱面鏡所成的像反映 靶標(biāo)平行于第一柱面鏡軸線方向的位移，經(jīng)過第三柱面鏡和第四柱面鏡所成 的像反映靶標(biāo)平行于第三柱面鏡軸線方向的位移，這樣就將靶標(biāo)的微小位移 分解為兩個(gè)相互垂直方向上的位移。由于橋梁發(fā)生形變時(shí)引起靶標(biāo)發(fā)生的位 移通常是斜向位移，通過本實(shí)用新型所述的裝置，采用軸線方向相互垂直的 兩組(第一柱面鏡和第二柱面鏡歸為一組，第三柱面鏡和第四柱面鏡歸為一 組)柱面鏡，實(shí)現(xiàn)了將斜向位移分解為兩個(gè)相互垂直方向上的位移。經(jīng)過這 兩組柱面鏡的光線可以用線陣CCD接收。通常線陣CCD采樣頻率比面陣CCD 高，線陣CCD采樣頻率可以達(dá)到500赫茲以上，而面陣CCD^f義能達(dá)到IOO赫 茲，如果要得到采樣頻率能與線陣CCD相當(dāng)?shù)拿骊嘋CD，則價(jià)格十分昂貴， 通過本實(shí)施例所示的裝置可以降低橋梁形變檢測裝置的成本。如圖2所示為本實(shí)用新型橋梁形變檢測裝置實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖，實(shí)施 例二與實(shí)施例一的區(qū)別在于，實(shí)施例二還包括一接口模塊110以及數(shù)據(jù)處理裝置111,該接口模塊110用于接收從第一電荷耦合器件和第二電荷耦合器 件發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理模塊lll,數(shù)據(jù)處理模塊lll 對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之后就可以計(jì)算出橋梁發(fā)生的微小形變。數(shù)據(jù)處理模塊 可以為計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型提供的橋梁形變檢測裝置，可以取得如下幾個(gè)方面的效果(1)通過在橋梁上設(shè)置發(fā)光靶標(biāo)，由靶標(biāo)主動發(fā)光，無需瞄準(zhǔn)，克服了 現(xiàn)有技術(shù)中對橋梁檢測裝置瞄準(zhǔn)困難的問題。(2 )通過望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)以及一反射鏡將靶標(biāo)發(fā)生的位移放大，使得橋梁發(fā) 生的微小形變更容易被檢測到。(3 )采用兩組軸線相互垂直的柱面鏡將靶標(biāo)發(fā)生的位移分解為兩個(gè)相互 垂直方向上的位移，采用線陣CCD采樣光信號，實(shí)現(xiàn)了用線陣CCD采樣斜向 位移，降低了成本，提高了采樣頻率。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限 制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不 脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1、一種橋梁形變檢測裝置，其特征在于，包括設(shè)置在橋梁上的用于發(fā)出光的發(fā)光靶標(biāo)，還包括從其出瞳處接收所述光的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、將所述望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)發(fā)出的光進(jìn)行反射的反射鏡、將所述反射鏡反射之后的光進(jìn)行分光的分光鏡、接收從所述分光鏡分出的一路光的第一柱面鏡組、接收從所述分光鏡分出的另一路光的第二柱面鏡組、接收從第一柱面鏡組發(fā)出的光信號的第一電荷耦合器件和接收從第二柱面鏡組發(fā)出的光信號的第二電荷耦合器件；所述第一柱面鏡組和第二柱面鏡組分別包括兩個(gè)共焦的柱面鏡。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的橋梁形變檢測裝置，其特征在于，所述第一電荷耦合器件和第二電荷耦合器件均與用于接收所述第一電荷耦合器件和第二電荷耦合器件發(fā)送過來的數(shù)據(jù)的接口模塊電連接，所述接口模塊與用于將所 述接口模塊接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以獲得橋梁形變量的數(shù)據(jù)處理模塊電連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的橋梁形變檢測裝置，其特征在于，所述第 一柱面鏡組或第二柱面鏡組中的兩個(gè)柱面鏡的曲率半徑之和小于所述望遠(yuǎn)鏡 系統(tǒng)出瞳的3巨離。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的橋梁形變檢測裝置，其特征在于，所述第 一電荷耦合器件和第二電荷耦合器件均為線陣電荷耦合器件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的橋梁形變檢測裝置，其特征在于，所述第 一柱面鏡組中的兩個(gè)柱面鏡均為平凸柱面鏡。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的橋梁形變檢測裝置，其特征在于，所述第二柱 面鏡組中的兩個(gè)柱面鏡均為平凸柱面鏡。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的橋梁形變檢測裝置，其特征在于，所述望 遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)為機(jī)械式經(jīng)綿儀或電子系列經(jīng)緯儀。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種橋梁形變檢測裝置，包括設(shè)置在橋梁上的用于發(fā)出光的發(fā)光靶標(biāo)，還包括從其出瞳處接收所述光的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、將望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)發(fā)出的光進(jìn)行反射的反射鏡、將所述反射鏡反射之后的光進(jìn)行分光的分光鏡、接收從分光鏡分出的一路光的第一柱面鏡組、接收從分光鏡分出的另一路光的第二柱面鏡組、接收從第一柱面鏡組發(fā)出的光信號的第一電荷耦合器件和接收從第二柱面鏡組發(fā)出的光信號的第二電荷耦合器件。本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)瞄準(zhǔn)困難的問題，采用兩組軸線相互垂直的柱面鏡將靶標(biāo)發(fā)生的位移分解為兩個(gè)相互垂直方向上的位移，實(shí)現(xiàn)了用線陣電荷耦合器件采樣斜向位移，降低了成本，提高了采樣頻率。
文檔編號G01B9/06GK201173770SQ20082007971
公開日2008年12月31日 申請日期2008年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者王洪烈 申請人:北京光電技術(shù)研究所