专利名称：多点挠度快速测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种挠度采集装置，特别涉及一种多点挠度快速测量系统。
背景技术：
桥梁等建筑结构在自重、荷载作用下的垂向变形即挠度，能直接反映结 构的施工质量、承载能力、健康情况，因而在桥梁的设计、施工质量控制、 竣工验收、剩余寿命评估等各环节中，对其挠度等变形、位移参数等有严格 的规定。故在桥梁等建筑结构施工过程、竣工验收、服役期，都要对其挠度(位 移)等变形参数进行监测。
桥梁通常位于交通干道的关键位置，桥梁检测时需进行交通管制，对车 辆通行影响大，而挠度测量又需选择多个监测点，因此，如何高效快速地进 行多点挠度测量是一个迫切需要解决的问题。目前使用的测量仪器通常是人 工操作，速度慢，精度低，而为桥梁健康监测设计的挠度测量装置安装和标 定时间长，不适合桥梁检测。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种多点挠度快速测量系统，能够克 服现有挠度测量仪器速度慢、精度低、测量时间过长、操作繁瑣等缺点。
本实用新型的多点挠度快速测量系统，包括激光发射子系统、数据采集子
系统、数据处理子系统；
所述激光发射子系统包括激光控制模块和激光发射装置，所述激光发射子 系统设置在固定参考点上，由激光控制模块根据数据处理子系统命令控制激光 发射装置发出水平旋转的激光束；
所述数据采集子系统包括数据采集^t块和线性光电传感器，所述线性光电传感器接收激光发射子系统激光信号，经数据采集^^莫块处理并将挠度数据以无
线方式传送到数据处理子系统；
所述数据处理子系统包括无线传输模块和数据处理主机，所述数据处理主 机与无线传输模块相连接，且通过无线传输模块与激光发射子系统和数据采集
子系统实现自动控制和数据传输；
进一步，所述激光发射子系统还包括悬挂装置I,所述激光发射装置设置于 悬挂装置I下方并自然下垂；
进一步，所述激光控制^^莫块包括无线传输部分、激光驱动部分，所述无线 传输部分可接收数据处理子系统控制命令，所述激光驱动部分控制激光发射装 置发射的激光束在水平方向一定角度范围内旋转；
进一步，所述激光发射装置包括激光发射头和聚焦装置，所述聚焦装置放 置在激光发射头前方；
进一步，所述激光发射子系统还包括用于对激光发射装置高度进行调节的 调节支架I;所述激光发射装置、激光控制模块和悬挂装置I均设置在调节支架 i上；
进一步，所述数据采集子系统还包括悬挂装置ii，所述线形光电传感器设 置于悬挂装置II下方并自然下垂；
进一步，所述数据釆集模块包括信号处理部分和无线传输部分，所述信号 处理部分对线性光电传感器信号进行处理，转换为激光束坐标值，经无线传输 部分传输到数据处理子系统；
进一步，所迷数据采集子系统，还包括用于对线性光电传感器的高度进行
调节的调节支架n，所述线性光电传感器、数据采集模块和悬挂装置n均设置 在调节支架n上。
本实用新型的有益效果是
(l)操作简单，测量速度快。激光束自动扫描，不存在其它测量方法须精 确对准的问题，只要保证激光扫描高度在线性光电传感器标高范围即可。系统挠度数据可自动采集，且不需频繁标定，因而速度快，时间短，进行桥梁检测
时交通管制压力大大降低。数据采集频率根据实际需要设定；
(2)可实现多点测量。只需使用一个激光发射子系统，在每个测量点放置 数据采集子系统就可实现多点挠度数据采集；
(3 )精度高。激光发射子系统置于稳定参考点，且激光发射子系统和数据 采集子系统内有相应的悬挂装置，确保激光束得水平和线性光电传感器的竖直， 因此桥梁本身俯仰角度和翻转变化对测量结果影响小，测量误差《O.Olmm;
(4)可进行桥梁线性度、连续挠度测量。将数据采集子系统置于运载工具 上通过桥梁，可进行桥梁线性度、连续挠度测量，实现一机多用，节约了成本。 本实用新型的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中 进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而 言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型 的目标和其他优点可以通过下面的"^兌明书和^l利要求书来实现和获得。
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图 对本实用新型作进一步的详细描述，其中 图1为本实用新型使用时状态示意图； 图2为激光发射子系统结构示意图； 图3为教:据采集子系统结构示意图； 图4为数据处理子系统结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理 解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。
l-激光发射子系统；2-数据采集子系统；3-数据处理子系统；5-包括悬挂装置I; 6-激光控制模块；7-激光发射装置；8-调节支架I; 9-悬挂装置II; 10-数据采集模块；ll-线性光电传感器；12-调节支架11; 13-无线传输模块； 14-数据处理主机。
本实用新型包括激光发射子系统1、数据采集子系统3、数据处理子系统3; 如图1所示，多点挠度数据快速测量系统用于桥梁挠度测量的使用方法如
下
(1) 激光发射装置安放于固定参考点(桥墩、河岸稳定处等)，即激光束 竖直方向位置不变且保持水平。
(2) 数据采集装置安放于被测点，通过调节支架调整其高度，保证测量过 程中光电传感器能4全测到激光束。
(3) 开启激光发射装置，检测数据采集装置的数据采集有效性并进行初值标定。
(4) 在每个时间采集点，由处理主机发送数据采集系统开启命令，进行数 据釆集，当前值减去初始值即为挠度值。
如图2所示，激光发射子系统1包括激光控制模块6和激光发射装置7,所 述激光发射子系统1设置在固定参考点上，由激光控制模块6根据数据处理子 系统3命令控制激光发射装置7发出水平旋转的激光束；
激光控制模块6包括无线传输部分、激光驱动部分，所述无线传输部分， 可接收数据处理子系统3的控制命令，所述激光驱动部分控制激光发射装置7 发射的激光束在水平方向一定角度范围内旋转，旋转角度可以是30° 、 60° 、
90。 ........ 360° ,从而不需要移动激光发射子系统1就能实现多点的测量；
激光发射装置7旋转的速度和角度范围由数据处理子系统3根据测量需要进行 控制。
激光发射装置7设置在待固定参考点上，包括激光发射头和聚焦装置；市 场上出售的激光发射头有一定的发散角(0.1 0.2mrad),出瞳孔径为5mm ~ 10mm，而目前桥梁的最大跨度为几百米，随着测量距离的增加，激光发生散射，激光光斑直径达到300mm ~500mm。激光光斑直径太大，光线变弱，会增加光 斑识别难度，降低系统精度，因此需要在激光发射头的前方设置聚焦装置，能 够使激光光斑直径保持20 ~ 30mm,保证光线强度；另外，还可以在激光发射器 和聚焦凸透镜的外部设置防尘外壳，以起到防尘和支撑的作用。
激光发射子系统1还包括悬挂装置I 5，悬挂装置I 5由两个成十字交叉的连 续大阻尼轴承构成，激光发射装置7置于所述悬挂装置I下方，在重力的作用下 自然下垂，确保所发出的激光束的水平性，而不用在测量时由人工方法调整其 水平度。
激光发射子系统1还包括调节支架I 5,调节支架I 5可对激光发射装置7 的高度进行调节，确保在挠度测量过程中激光发射装置7所发出的激光束能够 打到线性光电传感器11的高度范围。
如图3所示，数据采集子系统2包括悬挂装置II、数据采集模块IO、线性 光电传感器11和调节支架II 8,所述线性光电传感器11接收激光发射子系统1 发出的激光信号，经数据采集模块IO处理并将挠度数据以无线方式传送到数据 处理子系统3;
悬挂装置I19由两个成十字交叉的连续大阻尼轴承构成，线形光电传感器 11置于悬挂装置II9下方，在重力的作用下自然下垂，确保测试凝:据的准确性。
数据采集子系统2还包括数据采集模块10，所述数据采集模块10包括信号 处理部分和无线传输部分，所述信号处理部分对线性光电传感器11的信号进行 处理，转换为激光束坐标值，经所述无线传输部分传输到^据处理子系统3。
调节支架II 8可对线性光电传感器高度进行调节，确保在多点挠度测量过 程中激光发射装置7所发出的激光束能够打到任意一个数据采集子系统2所属 的线形光电传感器11的高度范围。
如图4所示，数据处理子系统3包括无线传输;漢块13和数据处理主机14， 所述数据处理主机14通过无线传输模块13向激光发射子系统1发送控制命令， 接收数据采集子系统2的数据并实现多点挠度数据的保存、处理和分析。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制， 尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员 应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离 本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种多点挠度快速测量系统，其特征在于包括激光发射子系统(1)、数据采集子系统(2)、数据处理子系统(3)；所述激光发射子系统(1)包括激光控制模块(6)和激光发射装置(7)，所述激光发射子系统(1)设置在固定参考点上，由激光控制模块(6)根据数据处理子系统(3)命令控制激光发射装置(7)发出水平旋转的激光束；所述数据采集子系统(2)包括数据采集模块(10)和线性光电传感器(11)，所述线性光电传感器(11)接收激光发射子系统(1)发出的激光信号，经数据采集模块(10)处理并将数据以无线方式传送到数据处理子系统(3)；所述数据处理子系统(3)包括无线传输模块(13)和数据处理主机(14)，所述数据处理主机(13)与无线传输模块(14)相连接，且通过无线传输模块(14)与激光发射子系统(1)和数据采集子系统(2)实现自动控制和数据传输。
2. 根据权利要求1所述的多点挠度快速测量系统，其特征在于所迷激光发 射子系统还包括悬挂装置1(5),所述激光发射装置(7 )设置于悬挂装置1(5) 下方并自然下垂。
3. 根据权利要求2所述的多点挠度快速测量系统，其特征在于所述激光控 制模块(6)包括无线传输部分、激光驱动部分，所述无线传输部分可接收数据 处理子系统(3)控制命令，所述激光驱动部分控制激光发射装置(7)在水平 方向上旋转发射激光束。
4. 根据权利要求3所述的多点挠度快速测量系统，其特征在于所述激光发 射装置(7)包括激光发射头和聚焦装置，所述聚焦装置放置在激光发射头前方。
5. 根据权利要求4所述的多点挠度快速测量系统，其特征在于所述激光发 射子系统(1)还包括调节支架I (8)，所述激光发射装置(7)、激光控制模块(6)和悬挂装置I (5)均设置在调节支架I (8)上。
6. 根据权利要求5所述的多点挠度快速测量系统，其特征在于所述数据采集子系统(2)还包括悬挂装置II (9),所述线形光电传感器(11)设置于悬挂 装置II (9)下方并自然下垂。
7. 根据权利要求6所述的多点挠度快速测量系统，其特征在于所述数据采 集模块(10)包括信号处理部分和无线传输部分，所述信号处理部分对线性光 电传感器(11)信号进行处理，经无线传输部分传输到数据处理子系统(3)。
8. 根据权利要求7所述的多点挠度快速测量系统，其特征在于所述数据采 集子系统(2)还包括调节支架II (12),所述线性光电传感器(11)、数据采集 模块(10)和悬挂装置II (9)均设置在调节支架II (12)上。
专利摘要本实用新型公开了一种多点挠度快速测量系统，包括激光发射子系统、数据采集子系统和数据处理子系统；所述激光发射子系统包括悬挂装置I、激光控制模块、激光发射装置和调节支架I，所述数据采集装置包括悬挂装置II、数据采集模块、线性光电传感器和调节支架II，所述数据处理子系统包括数据处理主机和通信模块，本实用新型只需在固定参考点使用一个激光发射子系统置，在每个待测点放置数据采集子系统就可实现多点挠度数据采集；能够克服现有挠度测量仪器速度慢、精度低、测量时间过长、操作繁琐等缺点。
文档编号G01M5/00GK201397222SQ20092012682
公开日2010年2月3日 申请日期2009年3月30日 优先权日2009年3月30日
发明者张奔牛, 张开洪 申请人:重庆交通大学