基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统及方法，基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统，包括对应设置在桥梁的n个测站点处的对称式准直激光位移传感器；每个对称式准直激光位移传感器，包括一个向左发射准直激光束的左准直激光器、一个向右发射准直激光束的右准直激光器、一个接收左侧发射的准直激光束的左光电接收器、一个接收右侧发射的准直激光束的右光电接收器；相邻的两个对称式准直激光位移传感器中：位于左侧的对称式准直激光位移传感器的右准直激光器、右光电接收器与位于右侧的对称式准直激光位移传感器的左光电接收器、左准直激光器一一对应，双向收发准直激光束，实现桥梁挠度高精度测量。梁挠度高精度测量。梁挠度高精度测量。

【技术实现步骤摘要】
基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统及方法


[0001]本专利技术属于桥梁工程检测及桥梁健康监测领域，涉及一种基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统及方法。

技术介绍

[0002]大跨桥梁跨越大江、大河、山川、峡谷、湖泊、海湾，连接陆地和岛屿，为公路铁路架起了便捷通道。大跨桥梁在运营中，承受着多种荷载的作用。为实时、全面了解桥梁运营的技术状态，保障桥梁结构的安全，需要采用先进的传感技术、测控技术、计算机技术、网络通信技术等对桥梁的工作环境、结构状态进行实时监测。大跨桥梁挠度是桥梁结构安全状态的一项极其重要的指标，也是大跨桥梁各项试验检测和健康监测中一项非常重要的内容。在大跨桥梁全寿命期的各个阶段的试验检测(监测)中，都需要对桥梁挠度这一重要指标进行测量和评价。
[0003]用于桥梁静动挠度测量的方法、传感器和仪器设备等，国内外已进行了大量的研究开发工作，取得了多项能够应用于桥梁挠度测量的成果。但这些成果在大跨桥梁静动挠度测量的实际工程应用中，还存在诸多不足。基于水准仪(包括普通水准仪、精密水准仪、电子经纬仪等)、经纬仪(包括普通经纬仪、精密经纬仪)和全站仪(包括常用型全站仪、自动跟踪全站仪)这些测绘仪器的桥梁挠度测量装置，只能用于桥梁静挠度测量，不能用于桥梁动挠度的实时测量，特别是在桥梁挠度测量中，要封闭正常交通，测量时间长；基于包括测量液体高度、液体压力、管内空气压力等类型的液体联通管类的传感器/系统的桥梁挠度测量装置，由于连通管传感器的特殊性，仅能测量桥梁竖向静挠度和桥梁静挠度测量；采用加速度计类(包括各种类型的加速度、速度传感器和位移传感器等)、倾角仪类(包括各种类型的倾角仪、陀螺仪、角速度仪等)的桥梁挠度测量装置，由于传感器本身测量精度和响应频率限制，桥梁挠度测量精度低；基于位移计类传感器(百分表类、千分表类、电子位移计类、光电位移计类等)的桥梁挠度测量装置，一般只能用于中小跨径桥梁挠度测量，且由于使用中需要搭设传感器支撑架，不适用于跨江河、跨深沟峡谷的桥梁，更不适合大跨桥梁静动挠度测量；基于光电挠度仪(即光学成像式光电挠度仪)、激光挠度仪的桥梁挠度测量装置，其远距离测量精度低，仅能用于中小跨桥梁挠度测量，不能用于大跨桥梁挠度测量；采用差分GPS与GPS RTK实时动态相对定位系统的桥梁挠度测量装置，其测量精度在厘米级，桥梁挠度测量精度偏低，无法高精度测量桥梁挠度和分析桥梁结构振动；采用激光扫描测量仪的桥梁挠度测量装置，仅能用于测量桥梁静挠度，测量精度较低；基于微波干涉仪的桥梁挠度测量装置，使用中需要将微波干涉仪布设在桥梁下部或江河的岸边，需要在桥梁下部结构上安装反光标志，使用操作相对复杂。
[0004]因此，需要开发一种适用于大跨桥梁且能够同时高精度的测量桥梁静动挠度的桥梁挠度测量装置。公开号为CN115096529A的专利技术专利公开了一种桥梁动挠度分布式测量装置及测量方法，该专利采用分布式的多个应变传感器及其辅助装置，通过获得的应变量解
算桥梁变形进而计算桥梁挠度，测量精度低。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例的目的在于提供一种基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统及方法，以解决现有的挠度测量装置不适用于大跨桥梁且不能同时高精度测量桥梁静动挠度的问题。
[0006]本专利技术实施例所采用的技术方案是：基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统，包括：
[0007]n个对称式准直激光位移传感器，n个对称式准直激光位移传感器对应设置在桥梁上部的桥面上的n个测站点处，n＞3；
[0008]相邻的两个对称式准直激光位移传感器中：
[0009]位于左侧的对称式准直激光位移传感器的右准直激光器与位于右侧的对称式准直激光位移传感器的左光电接收器对应，位于左侧的对称式准直激光位移传感器的右光电接收器与位于右侧的对称式准直激光位移传感器的左准直激光器对应，进行准直激光束的双向收发。
[0010]进一步的，每个所述的对称式准直激光位移传感器，包括：
[0011]一个左准直激光器，所述左准直激光器向左发射准直激光束；
[0012]一个右准直激光器，所述右准直激光器向右发射准直激光束；
[0013]一个左光电接收器，所述左光电接收器接收左侧发射过来的准直激光束；
[0014]一个右光电接收器，所述右光电接收器接收右侧发射过来的准直激光束。
[0015]进一步的，所述的对称式准直激光位移传感器还包括多功能底座，对称式准直激光位移传感器的左准直激光器、右准直激光器、左光电接收器、右光电接收器均安装在多功能底座上。
[0016]进一步的，每个所述的多功能底座具备调节其上的左准直激光器、右准直激光器、左光电接收器、右光电接收器的高度、方位的功能；
[0017]每个所述的多功能底座上安装有测高传感器、倾角传感器、测距传感器和数据采集处理器，每个对称式准直激光位移传感器的左光电接收器、右光电接收器、测高传感器、倾角传感器和测距传感器的输出端均与其数据采集处理器的不同输入端电连接，数据采集处理器根据对称式准直激光位移传感器的左光电接收器、右光电接收器、测高传感器、倾角传感器和测距传感器的测量数据，计算当前测站点相对于相邻测站点的位移和转角。
[0018]进一步的，每个所述的对称式准直激光位移传感器包括两个多功能底座，两个多功能底座安装在底部连接座上，底部连接座安装在三脚架上；
[0019]每个所述的对称式准直激光位移传感器的左准直激光器和左光电接收器安装在位于左侧的多功能底座上；
[0020]每个所述的对称式准直激光位移传感器的右准直激光器和右光电接收器安装在位于右侧的多功能底座上；
[0021]每个对称式准直激光位移传感器的数据采集处理器安装在任意一个多功能底座上或底部连接座上。
[0022]进一步的，每个所述的对称式准直激光位移传感器的左准直激光器和/或左光电
接收器，与右准直激光器和/或右光电接收器通过俯仰角度调节装置安装在多功能底座上；
[0023]每个所述的对称式准直激光位移传感器的通过俯仰角度调节装置安装在多功能底座上的左准直激光器、右准直激光器、左光电接收器、右光电接收器上均安装有倾角传感器。
[0024]进一步的，第一个所述的对称式准直激光位移传感器安装在左侧桥墩上部的桥面上的测站点N1处；
[0025]第n个所述的对称式准直激光位移传感器安装在右侧桥墩上部的桥面上的测站点N
n
处。
[0026]进一步的，所述的基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统，还包括：
[0027]左桥墩沉降测量传感器，左桥墩沉降测量传感器设置在桥梁的左侧桥墩外的相对稳定测站点N
L
处；
[0028]右桥墩沉降测量传感器，右桥墩沉降测量传感器设置在桥梁的右侧桥墩外的相对稳定测站点N
R
处；
[0029]所述的左桥墩沉降测量传感器与测站点N1处的对称式准本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统，其特征在于，包括：n个对称式准直激光位移传感器，n个对称式准直激光位移传感器对应设置在桥梁上部的桥面(7)上的n个测站点处，n＞3；相邻的两个对称式准直激光位移传感器中：位于左侧的对称式准直激光位移传感器的右准直激光器(1
‑
2)与位于右侧的对称式准直激光位移传感器的左光电接收器(2
‑
1)对应，位于左侧的对称式准直激光位移传感器的右光电接收器(2
‑
2)与位于右侧的对称式准直激光位移传感器的左准直激光器(1
‑
1)对应，进行准直激光束(9)的双向收发。2.根据权利要求1所述的基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统，其特征在于，每个所述的对称式准直激光位移传感器，包括：一个左准直激光器(1
‑
1)，所述左准直激光器(1
‑
1)向左发射准直激光束(9)；一个右准直激光器(1
‑
2)，所述右准直激光器(1
‑
2)向右发射准直激光束(9)；一个左光电接收器(2
‑
1)，所述左光电接收器(2
‑
1)接收左侧发射过来的准直激光束(9)；一个右光电接收器(2
‑
2)，所述右光电接收器(2
‑
2)接收右侧发射过来的准直激光束(9)。3.根据权利要求2所述的基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统，其特征在于，每个所述的对称式准直激光位移传感器还包括多功能底座(3)，每个对称式准直激光位移传感器的左准直激光器(1
‑
1)、右准直激光器(1
‑
2)、左光电接收器(2
‑
1)、右光电接收器(2
‑
2)均安装在多功能底座(3)上。4.根据权利要求3所述的基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统，其特征在于，每个所述的多功能底座(3)具备调节其上的左准直激光器(1
‑
1)、右准直激光器(1
‑
2)、左光电接收器(2
‑
1)、右光电接收器(2
‑
2)的高度、方位的功能；每个所述的多功能底座(3)上安装有测高传感器、倾角传感器、测距传感器和数据采集处理器，每个对称式准直激光位移传感器的左光电接收器(2
‑
1)、右光电接收器(2
‑
2)、测高传感器、倾角传感器和测距传感器的输出端均与其数据采集处理器的不同输入端电连接，数据采集处理器根据对称式准直激光位移传感器的左光电接收器(2
‑
1)、右光电接收器(2
‑
2)、测高传感器、倾角传感器和测距传感器的测量数据，计算当前测站点相对于相邻测站点的位移和转角。5.根据权利要求2或3所述的基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统，其特征在于，每个所述的对称式准直激光位移传感器包括两个多功能底座(3)，两个多功能底座(3)安装在底部连接座(5)上，底部连接座(5)安装在三脚架(6)上；每个所述的对称式准直激光位移传感器的左准直激光器(1
‑
1)和左光电接收器(2
‑
1)安装在位于左侧的多功能底座(3)上；每个所述的对称式准直激光位移传感器的右准直激光器(1
‑
2)和右光电接收器(2
‑
2)安装在位于右侧的多功能底座(3)上；每个对称式准直激光位移传感器的数据采集处理器安装在其任意一个多功能底座(3)上或底部连接座(5)上。6.根据权利要求1～4任一项所述的基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测
量系统，其特征在于，每个所述的对称式准直激光位移传感器的左准直激光器(1
‑
1)和/或左光电接收器(2
‑
1)，与右准直激光器(1
‑
2)和/或右光电接收器(2
‑
2)通过俯仰角度调节装置(4)安装在多功能底座(3)上；每个所述的对称式准直激光位移传感器的通过俯仰角度调节装置(4)安装在多功能底座(3)上的左准直激光器(1
‑
1)、右准直激光器(1
‑
2)、左光电接收器(2
‑
1)、右光电接收器(2
‑
2)上均安装有倾角传感器。7.根据权利要求1～4任一项所述的基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统，其特征在于，第一个所述的对称式准直激光位移传感器安装在左侧桥墩上部的桥面(7)上的测站点N1处；第n个所述的对称式准直激光位移传感器安装在右侧桥墩上部的桥面(7)上的测站点N
n
处。8.根据权利要求7所述的基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统，其特征在于，所述的基于多组激光位移传感器的大跨桥梁挠度对称测量系统，还包括：左桥墩沉降测量传感器，左桥墩沉降测量传感器设置在桥梁的左侧桥墩外的相对稳定测站点N
L
处；右桥墩沉降测量传感器，右桥墩沉降测量传感器设置在桥梁的右侧桥墩外的相对稳定测站点N
R
处；所述的左桥墩沉降测量传感器与测站点N1处的对称式准直激光位移传感器对应进行激光的发射与接收；所述的右桥墩沉降测量传感器与测站点N
n
处的对称式准直激光位移传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宏勋，彭仁亮，李平，吴学勤，张雁冰，冯红梅，李小恒，
申请(专利权)人：西安裕鹏交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：