一种用于测量桥梁动挠度的装置

摘要

本实用新型涉及桥梁检测技术领域，具体涉及一种用于测量桥梁动挠度的装置，包括中空的壳体，壳体内安装有控制器和传感器，传感器的上部设有吊坠，壳体的顶部设有过孔，吊坠穿过过孔与桥梁的梁体连接，控制器用于将传感器测得的数据传输给上位机；吊坠的底部为平面；壳体的底部设有调平机构。通过连接件与桥梁的梁体连接，调平机构对壳体进行调平后，传感器测量传感器到吊坠的底部之间的距离，如果桥梁的挠度发生变化，吊坠到传感器之间的距离会减少，通过多个本实用新型的装置测得的数据就可以得到挠度曲线。相比于使用百分表的这种方式，不需要额外搭架子放置百分表，测量的时间也相比百分表的时间短，节约了成本又节约了时间。

说明书

技术领域

本实用新型涉及桥梁检测技术领域，具体涉及一种用于测量桥梁动挠度的装置。

背景技术

交通是国家经济的命脉，随着我国国民经济的发展，大量的交通设施如雨后春笋不断被修建，经过多年的发展我国已经成为交通基础设施保有大国，截止目前我国交通基础设施大部分已经进入使用和养护期。桥梁是重要的交通基础设施，在使用过程中，由于运营和恶劣的环境条件，不断恶化运营性能，特别是基础设施承重梁体结构长期受到承载应力的影响疲劳变形，会对整个结构的完整性和安全性造成严重的影响，为防止结构失效，在未来很长一段时间内，其运营养护将会成为重点。为节约维修费用，梁体结构的健康检测成为近年来的难点和热点，而桥梁挠度便是必须测试的一项指标。

现有的桥梁挠度测量大多采用百分位计或位移计直接测量。该方法的优点是设备简单，可用于多点检测，能直接得到各测点的挠度值，但是对于跨径较小的桥梁，桥梁挠度很小，通常采用精度达很高的百分表才能满足测试精度的要求。百分表在测量的时候需要一个很平的放置平台，这就需要从地面往上开始搭设管架，且通过人工读数很不方便，成本比较高且耗时耗力。

实用新型内容

本实用新型针对目前采用百分表测量是需要现场搭设平台导致成本高，耗时长，采用机电百分表采集仪成本高的问题，提供一种用于测量桥梁动挠度的装置。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种用于测量桥梁动挠度的装置，包括中空的壳体，所述壳体内安装有控制器和传感器，所述传感器的上部设有吊坠，壳体的顶部设有过孔，所述吊坠穿过所述过孔与桥梁的梁体连接，所述传感器用于检测所述传感器与所述吊坠之间的距离，所述传感器与所述控制器电连接，所述控制器用于将所述传感器测得的数据传输给上位机；所述吊坠的底部为平面；所述壳体的底部设有调平机构。

优选的，所述壳体包括外壳和底座，所述外壳与所述底座螺纹或者螺钉连接，所述控制器通过铜柱安装在所述底座上，所述控制器的底部安装有电池组，所述底座上还安装有支架，所述传感器安装在所述支架上，所述支架为L型。通过电池组可以为传感器提供电源，也可以为控制器提供电源。

优选的，所述底座的底部设有连接轴，所述连接轴与调平机构连接，所述调平机构为水平校准仪，装置通过连接轴与水平校准仪连接后，直接通过水平校准仪就可以将传感器的位置设置为水平，比较方便。

优选的，所述吊坠为圆锥形，所述吊坠底部的外径与所述外壳的内径相匹配；所述壳体内设有限位机构。圆锥形的吊坠减轻了吊坠的重量，将外壳设计为圆柱形状，吊坠的外径与外壳的内径稍微小一点这样就可以防止吊坠晃动。为了防止吊坠下降太多砸伤传感器，因此在外壳内部设置了限位机构。

优选的，所述限位机构为限位螺钉，所述限位螺钉位于所述壳体周圈。通过在壳体的内部设置至少一颗限位螺钉，限位螺钉的长度要大于吊坠与外壳之间的间隙，这样就可以防止吊坠继续下落。

优选的，所述外壳上设有视窗框和面板框，所述视窗框上安装有视窗玻璃，所述面板框上安装有面板，所述面板上安装有电源开关，所述电源开关与所述控制器电连接。通过视窗玻璃可以观察到吊坠的情况。通过电源开关可以在不使用的时候断电，节约电能。

优选的，所述面板上还安装有天线，通过天线可以组网并无线传输传位移传感器的距离信信息。

优选的，所述传感器为CMOS激光位移传感器，使得检测精度更高，检测的实时性更好。

优选的，所述连接件与所述吊坠螺纹连接，所述连接件远离所述吊坠的一侧设有弯钩。这样就可以在梁体底部和吊坠之间设置一根柔软的钢丝绳，将绳与弯钩进行连接，将梁体底部的微小位移信息实时传递到吊坠端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型通过连接件(粘接)与桥梁的梁体连接，通过调平机构对壳体进行调平后，用激光三角位移传感器自动测量传感器到吊坠的底部之间的实时位移，如果桥梁的挠度发生变化，则吊坠也会变化，吊坠到传感器之间的距离会随之改变，通过多个(包含单个)本实用新型的装置测得的数据就可以得到挠度曲线。相比于使用百分表的这种方式，不需要额外搭架子放置百分表，可以实时获得待测点的挠变情况，并且可以通过无线传输网络实现多点同时测试，，可以获得整个梁体的实时动态挠度，并可以根据所获得的数据得到桥梁的冲击系数等参数，节约了成本又节约了时间。

附图说明：

图1为本实用新型提供的用于测量桥梁动挠度的装置的结构示意图；

图2为外壳的剖视图；

图3为吊坠的剖视图；

图4为视窗玻璃的结构示意图；

图5为底座的剖视图；

图6为硬件电路框图；

图7为位移信息处理框图。

图中标记：1-壳体，2-控制器，3-传感器，4-吊坠，5-过孔，6-连接件，7-外壳，8-底座，9-铜柱，10-电池组，11-支架，12-连接轴，13-限位螺钉，14-视窗框，15-面板框，16-视窗玻璃，17-面板，18-电源开关，19-天线。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1至图5所示，本实用新型提供了一种用于测量桥梁动挠度的装置，包括中空的壳体1，所述壳体1内安装有控制器2和传感器3，所述传感器3的的上部设有吊坠4，壳体1的顶部设有过孔5，所述吊坠4穿过所述过孔5与桥梁的梁体连接，所述传感器3用于检测所述传感器3与所述吊坠4之间的距离。所述壳体1的底部设有调平机构。

壳体1包括外壳7和底座8，外壳7与底座8之间可以通过螺纹连接也可以通过螺钉连接。外壳7上开设有视窗框14和面板框15，所述视窗框14上安装有视窗玻璃16，视窗玻璃16是透明的，通过视窗玻璃16可以看到外壳7内的情况；所述面板框15上安装有面板17，所述面板17上安装有电源开关18、天线19等。

在外壳7上还设有限位机构，本实施例中的限位机构为限位孔，限位孔内安装有限位螺钉13，本实施例环绕外壳7设有三个限位孔。当然也可以在外壳7内壁上设置一些或者一圈凸台，将凸台的直径设计得比吊坠4的直径稍微小一点也可以对吊坠4进行限位。如果设计的是凸台则可以将外壳7的顶部与外壳7的外壁设计为分体式的，这样才能顺利的将吊坠4放置到外壳7内。

底座8的横截面为U型，底座8内安装有电池组10，底座8内还设有铜柱9，控制器2通过铜柱9安装在底座8内，在底座8内还设有L型的支架11，将用于测量距离的传感器3安装在L型支架11的水平段上。在底座8的底部设有连接轴12，所述连接轴12与调平机构连接，所述调平机构为水平校准仪。

所述调平机构包括上下两块底板、若干各个水平校准仪、若干个调节螺栓和若干个调节螺母，所述调节螺栓的两端分别于两块底板和连接，所述水平校准仪安装在上面一块底座8上，所述调节螺母用于调节上面一块底座8的水平度。这种调平机构是比较现有的。只是要在上面一块底板上设置一个螺纹孔与连接轴12连接即可。为了方便，还可以在底部的地板上也设置一个螺纹孔，然后将整个整体安装在一个三角支架11上。

所述传感器3、电源开关18、天线19等均与所述控制器2电连接，所述控制器2用于将所述传感器3测得的数据传输给上位机。

本实施例中的吊坠4设计为圆锥形，所述吊坠4的底部为平面。吊坠4底部的直径略微比外壳7的内径小一点，这样就可以防止吊坠4晃动。吊坠4的顶部设有连接孔，连接件6可以与吊坠4螺纹连接，为了安装方便，最好在连接件6的顶部设置一个弯钩。

为了使得检测数据经过更高，本申请采用了CMOS激光位移传感器3，本实施例采用的位移传感器检测距离为50mm±15mm，重复精度为0.01mm。将吊坠4的底部平面涂覆一层白色的亚光漫反射漆，这样方便激光检测。

如图6为控制器2的硬件电路框图，主要包括AD数模转换模块、电源降压模块、无线传输模块和单片机，完成对桥梁竖直形变量的检测、数据传输及显示等任务。同时在远程电脑终端设计上位机软件显示和存储测量数据，实现桥梁挠度的远程实时监测。同时采用12V可充电电池对系统进行供电。

如图7，为位移信息处理的流程：首先ADS1255采集激光位移传感器3的电压信号并将其转化为数字信号，同时数模转换中的基准电压源由ADR4525提供。然后，经过处理器STM32F103通过SPI通讯接口读取ADS1255采集的位移数字信号。

STM32F103C8T6芯片为系统的核心处理器，完成对位移偏移量的计算和处理，实现对偏移量的精准计算。

所述无线传输模块，功能是实现单片机STM32F103C8T6与上位机之间的远程数据传输，将偏移量信息传送给电脑终端。装置采用E62型透明传输模块，支持多种波特率，能够实现智能传输控制。

工作过程：使用的时候先将金属粘钩粘接在梁体底部，通过刚性较好的细绳索与桥梁的主体进行连接，绳索的另一端与弯钩连接后将吊坠4吊起，然后通过传感器3进行检测吊坠4距离传感器3的距离。传感器3将数据传输到AD数模转换模块转换后传输给单片机，然后通过无线传输模块传给上位机，上位机在将数据进行处理，上位机根据数据计算出挠度的方法是现有的，本申请不在赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。