一种桥梁振幅实时监测仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种桥梁振幅实时监测仪，包括加装在桥梁振幅点上的光标装置、用于将光标装置成像在CCD图像采集模块接收面阵上的光学系统、根据桥梁振动前后光标装置图像中光标装置的中心移动情况判断桥梁振幅的FPGA模块、对FPGA模块输出信息进行数据处理并控制各模块及各模块之间通信的处理单元。其基于图像识别技术，由于在CCD图像采集模块接收面阵前加装了光学系统，实现图像的清晰成像，使检测范围大大提高，且可提高光标中心的识别准确度，提高扰度测量准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种桥梁振幅实时监测仪
本技术涉及桥梁检测装置领域，具体涉及一种桥梁振幅实时监测仪。
技术介绍
桥梁的挠度变形是桥梁健康状况评价的重要参数，在桥梁检测、危桥改造以及新桥验收等方面都需要准确测量桥梁的静、动态挠度值。随着桥梁健康监测技术的进步，人们研究了许多用于位移及挠度测量的方法。目前，国内外测量桥梁挠度的方法有许多种，下面对常见的几种测量方法的原理、特点及适用范围做以简要介绍。传统的人工测量方法：(1)百分表测量法。百分表测量法是较传统的挠度测量方法。百分表的工作原理，就是利用齿轮转动机构所检测位置的位移值放大，并将检测的直线往返运动转换成指针的回转转动，以指示其位移数值。特点：1)优点是设备简单，可以进行多点测量，直接得到各测点的挠度值测量结果稳定可靠；2)缺点比较繁琐，耗时较长，工作效率较低，现场应用有很大局限性；3)适用于桥下可搭设支架的桥梁工程。(2)精密水准仪测量法。水准测量又名“几何水准测量”，是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。在地面两点间安置水准仪，观测竖立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差。通常由水准原点或任一已知高程点出发，沿选定的水准路线逐站测定各点的高程。特点：1)具有速度快、计算方便、精度高和能够及时比较观测结果的特点；2)主要适用于测点附近能够提供测站条件、范围不大的桥梁挠度变化、观测点数不多的精密水准测量。(3)全站仪测量法：全站仪挠度测量基本原理是三角高程测量。三角高程测量通过测量两点间的水平距离和竖直角求定两点间高差的方法。特点：1)这种测量方法简单，不受地形条件限制，是测量桥梁挠度的一个基本方法。2)在桥梁加、卸载过程中，由于全站仪和棱镜固定不动，这就完全消除了仪器高和棱镜高的量测所带来的误差。3)采用高精度全站仪可以更加有效地提高桥梁荷载试验挠度测量精度。但无法用于桥梁振幅的实时在线监测。桥梁振幅(扰度)自动检测技术：(1)连通管测量。利用连通管原理，根据安装在桥梁各处连通管内液面高度的变化获得桥梁挠度的变化。当桥梁梁体发生变形时，固定在梁体上的水管也将随之移动，此时，各竖直水管内的液面将与基准点处的液面保持在同一水平面，但各测点处的竖直水管液面却发生了大小不等的相对移动，测得的相对位移量即是该被测点的挠度值。特点：连通管法测量桥梁挠度的优点是可靠、易行，当挠度的绝对值大于20mm时，它1mm最小读数至少可有5％的相对精度。缺点是：管内页面的变化周期较长，以至于数据采样延时较长，无法及时刻画在各类载荷下的实时结构动力效应，且无法实现零状态频率响应。(2)倾角仪法。用倾角法测量桥梁的挠度，并不同于传统的方法如百分表法、水准仪法直接测得桥梁某一点的挠度值，而是首先使用倾角仪测得桥梁变形时几个截面的的倾角，根据倾角拟合出倾角曲线，进而得到挠度曲线，这样就可以求得桥梁上任意一点的挠度值。倾角法实际上是一种间接地利用倾角仪测量得到桥梁挠度的方法。特点：桥梁不需要静止的参考点，特别适于测量跨河桥、跨线桥、大型的跨海、跨峡谷桥梁和高桥，但测量精度较低误差大，采样频率低，不适合作为桥梁健康评估实时监测的依据。(3)激光图像挠度测量：激光图像挠度测量利用了激光良好的方向性。随着桥梁不同程度的变形，照射在被测点固定不动的光电接收器上的激光光斑中心发生等量变化，因此只要获取光斑中心位置就可得到桥梁挠度。特点：具有很高的测量精度，可达到0.1mm，但受监测距离，只适合于跨度不大的中小型桥梁。(4)gps挠度测量：利用一台接收机即基准站安在参考点即岸基上固定不动，另一台接收机即移动站设在桥梁变形较大的点，2台接收机同步观测4颗或更多卫星，以确定变形点相对岸基的位置。实时获取变形点相对参考点的位置，可直接反映出被测点的空间位置变化从而得到桥梁结构的挠度值。特点：具有全球性、全天候、连续的三维导航与定位能力；具有良好的抗干扰性和保密性。GPSRTK的定位精度可以达到平面10mm，高程20mm。10～20hz速率输出定位结果，测量参数难以满足实时性健康监测的要求。随着建筑材料和工艺的不断成熟，现代桥梁呈现出/跨度大、结构柔等特点，这就造成桥梁结构本身在各种外界环境的影响下，会出现较大的形变，将来挠度测量的量程相应地要求成倍提高。
技术实现思路
本技术为了解决上述技术问题提供一种桥梁振幅实时监测仪。本技术通过下述技术方案实现：一种桥梁振幅实时监测仪，包括加装在桥梁振幅点上的光标装置、用于将光标装置成像在CCD图像采集模块接收面阵上的光学系统、根据桥梁振动前后光标装置图像中光标装置的中心移动情况判断桥梁振幅的FPGA模块、对FPGA模块输出信息进行数据处理并控制各模块及各模块之间通信的处理单元。本方案的桥梁振幅检测基于图像识别技术，光标装置加装在桥梁振幅点上，CCD图像采集模块获取光标装置的图像信息；FPGA模块对图像信息进行识别，判定桥梁振动前后图像中光标信息中心位置，并根据中心位置变化可判定出桥梁振幅。本方案由于在CCD图像采集模块接收面阵前加装了光学系统，实现图像的清晰成像，使检测范围大大提高，且可提高光标中心的识别准确度，提高扰度测量准确性。由于采用FPGA模块对图像信息进行处理，相比于一般的计算机处理图像速度，可实现图像信息的快速处理，达到200FPS图像采样和处理速度。本方案通过对图像中心点位移的情况判断桥梁扰度相比于直接单点位置检测，其精度高，位置判断更准确。作为优选，光标装置包括出光口、设置在出光口的LED灯、用于驱动LED灯工作的驱动电路和控制LED灯工作状态的光电开关，所述出光口上设置有光束整形器且出光口成圆形、方形或正三角形。本方案基于图像实现对桥梁振幅的检测，通过检测图像中某点的移动位置实现扰度的确定。桥梁振动前后，检测点位置会发生变化，振动后检测点的准确识别关系到扰度测量精度。本方案利用光束整形器将LED灯的光线转化为均匀分布的光斑，避免CCD图像采集模块获得的出光口图像发生散射影响出光口中心的识别。进一步的，本方案将出光口的形状设置为圆形、方形或正三角形规则的图形，便于后续FPGA模块对出光口中心的识别，进一步的提高扰度测量精度。作为优选，所述CCD图像采集模块的镜头上加装十字准心线和坐标单位格线；桥梁振动前，十字准心线的中心对准光标装置的中心。桥梁振动前，CCD图像采集模块镜头上的十字准心线对准光标装置出光口的中心；桥梁振动后，直接对图像中十字准心线中心对准位置进行识别便可判断出监测点位移情况，简单方便，且可大大提高扰度测量精度。作为优选，为了便于夜间监测对光标装置图像的采集，提高夜间监测数据采集的准确性，还包括加装在桥梁振幅点上的辅助照明装置。作为优选，所述处理单元包括RAM处理器和均连接在RAM处理器上的数据传输模块、人机交互模块。本技术与现有技术相比，至少具有如下的优点和有益效果：1、本技术基于图像识别技术，由于在CCD图像采集模块接收面阵前加装了光学系统，实现图像的清晰成像，使检测范围大大提高，且可提高光标中心的识别准确度，提高扰度测量准确性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本技术实施例的限定。图1为本技术的结构原理图。图2为本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桥梁振幅实时监测仪，其特征在于，包括加装在桥梁振幅点上的光标装置、用于将光标装置成像在CCD图像采集模块接收面阵上的光学系统、根据桥梁振动前后光标装置图像中光标装置的中心移动情况判断桥梁振幅的FPGA模块、对FPGA模块输出信息进行数据处理并控制各模块及各模块之间通信的处理单元。

【技术特征摘要】
1.一种桥梁振幅实时监测仪，其特征在于，包括加装在桥梁振幅点上的光标装置、用于将光标装置成像在CCD图像采集模块接收面阵上的光学系统、根据桥梁振动前后光标装置图像中光标装置的中心移动情况判断桥梁振幅的FPGA模块、对FPGA模块输出信息进行数据处理并控制各模块及各模块之间通信的处理单元。2.根据权利要求1所述的一种桥梁振幅实时监测仪，其特征在于，所述光标装置包括出光口、设置在出光口的LED灯、用于驱动LED灯工作的驱动电路和控制LED灯工作状态的光电开关，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李自强，叶修辰，滕华，
申请(专利权)人：李自强，叶修辰，滕华，
类型：新型
国别省市：甘肃,62