专利名称：一种桥梁摆动加速度测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种桥梁摆动加速度测量装置，尤其是桥梁摆动周期在5-300秒的超 低频摆动加速度检测的一种桥梁摆动加速度测量装置。
背景技术：
桥梁摆动加速度是桥梁质量检验的重要参数。目前，大多数桥梁摆动加速度测量 原理为采用质量块与弹簧构成弹性形变系统，通过测量弹簧的弹性形变来计算桥梁摆动加 速度，此方法对于周期在5秒以上的超低频摆动不敏感，能测量周期在5秒以上的超低频桥 梁摆动加速度传感器生产工艺复杂，价格昂贵。

发明内容
为了克服上述不足，本发明提供一种桥梁摆动加速度测量装置。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种桥梁摆动加速度测量装置，其 特征在于光学系统按迈克耳逊双速干涉仪原理布置，激光发生器(5)发出的激光通过准 直器(6)照射到激光分束器(7)上，激光分束器(7)反射一路激光通过透明窗(4)照射到 被做成角反射器形式的落体反射器(3)上并被反射，反射激光通过透明窗(4)照射到桥梁 地面(13)上也被做成角反射器形式的地面反射器(11)上，并被地面反射器(11)反射到激 光分束器(7)上，再经激光分束器(7)反射到光电管(8)上，同时激光分束器(7)透射一 路激光照射到光电管(8)上，光电管(8)被激光照射输出电信号。闲置状态时，落体反射器 (3)位于真空室(1)的底部。使用时，落体反射器(3)被沿导轨(2)运到真空室(1)的顶 部并释放，落体反射器(3)在真空室(1)中自由下落。落体反射器(3)在下落过程中，激光 发生器(7)发出的激光经分束器(7)反射的一路激光照射到光电管(8)的行程发生变化， 并与经激光分束器(7)透射的一路激光发生干涉，光电管(8)输出强弱交替的干涉信号，经 信号转换器(9)转换为TTL电平数字信号。信号转换器(9)输出的TTL电平信号被时刻记 录器(10)所记录。时刻记录器(10)记录的数据传给微型计算机(12)。每个干涉信号所 表示的落体反射器(3)与地面反射器(11)的距离变化AD = A/2，其中A为激光发生器 波长。由原理公式g = 2D/T2计算落体下落过程中的加速度g，公式中D为落体反射器(3) 下落的距离，T为落体反射器(3)下落的时间。同一地点的地球重力加速度g。短时间内变 化微小，垂直变化梯度也远小于桥梁摆动加速度，可以看作常量，故不同时刻测得的加速度 变化量Ag = g-g。即为桥梁摆动加速度。落体反射器(3)下落到真空室(1)的底部后一 次测量完成。通过连续测量，可以绘制桥梁摆动加速度曲线图。 本发明的有益效果是高稳定度激光系统和高精度时刻记录器技术已经十分成 熟，采用激光干涉技术测量自由落体与桥梁表面距离与下落时刻，由原理公式g = 2D/T2计 算落体下落过程中的加速度g，公式中D为落体下落的距离，T为落体下落的时间。同一地 点的地球重力加速度g。短时间内变化微小，垂直变化梯度也远小于桥梁摆动加速度，可以 看作常量，故不同时刻测得的加速度变化量Ag = g-g。即为桥梁摆动加速度。通过连续测
3量，可以绘制桥梁摆动加速度曲线图。本发明能测量桥梁摆动周期在5-300秒的超低频摆 动加速度，弥补传统采用质量块与弹簧构成弹性形变系统，通过测量弹簧的弹性形变来计 算桥梁摆动加速度的方法在测量桥梁低频摆动方面能力不足的缺陷。


下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图l是本发明示意图。 图中1.真空室，2.导轨，3.落体反射器，4.透明窗，5.激光发生器，6.准直器， 7.激光分束器，8.光电管，9.信号转换器，IO时刻记录器，ll.地面反射器，12.微型计算 机，13.桥梁地面。
具体实施例方式
如图l，激光发生器(5)发出的激光通过准直器(6)照射到激光分束器(7)上，激 光分束器(7)反射一路激光通过透明窗(4)照射到被做成角反射器形式的落休反射器(3) 上并被反射，反射激光通过透明窗(4)照射到桥梁地面(13)上也被做成角反射器形式的地 面反射器(11)上，并被地面反射器(11)反射到激光分束器(7)上，再经激光分束器(7)反 射到光电管(8)上，同时激光分束器(7)透射一路激光照射到光电管(8)上，光电管(8)被 激光照射输出电信号。闲置状态时，落体反射器(3)位于真空室(1)的底部。使用时，落体 反射器(3)被沿导轨(2)运到真空室(1)的顶部并释放，落体反射器(3)在真空室(1)中自 由下落。落体反射器(3)在下落过程中，激光发生器(7)发出的激光经分束器(7)反射的 一路激光照射到光电管(8)的行程发生变化，并与经激光分束器(7)透射的一路激光发生 干涉，光电管(8)输出强弱交替的干涉信号，经信号转换器(9)转换为TTL电平数字信号。 信号转换器(9)输出的TTL电平信号被时刻记录器(10)所记录。时刻记录器(10)记录的 数据传给微型计算机(12)。每个干涉信号所表示的落体反射器与地面反射器的距离变化 AD= A/2，其中A为激光发生器波长。由原理公式g二2D/f计算落体下落过程中的加 速度g，公式中D为落体下落的距离，T为落体下落的时间。同一地点的地球重力加速度g。 短时间内变化微小，垂直变化梯度也远小于桥梁摆动加速度，可以看作常量，故不同时刻测 得的加速度变化量Ag = g-g。即为桥梁摆动加速度分量。落体反射器(3)下落到真空室 (1)的底部后一次测量完成。通过连续测量，可以绘制桥梁摆动加速度曲线图。
权利要求
一种桥梁摆动加速度测量装置，其特征在于抽真空的真空室(1)内有导轨(2)，导轨(2)上有活动的落体反射器(3)，真空室(1)底部有透明窗(4)，激光发生器(5)发出的激光通过准直器(6)照射到激光分束器(7)上，激光分束器(7)反射一路激光通过透明窗(4)照射到被做成角反射器形式的落体反射器(3)上并被反射，反射激光通过透明窗(4)照射到桥梁地面(13)上也被做成角反射器形式的地面反射器(11)上，并被地面反射器(11)反射到激光分束器(7)上，再经激光分束器(7)反射到光电管(8)上，同时激光分束器(7)透射-路激光照射到光电管(8)上，光电管(8)与经信号转换器(9)相连，信号转换器(9)与时刻记录器(10)相连，记录器(10)与微型计算机(12)相连。
2. 根据权利要求1所述的一种桥梁摆动加速度测量装置，其特征在于激光从落体反 射器(3)反射后通过透明窗(4)照射到桥梁地面(13)上被做成角反射器形式的地面反射 器(11)上，并彼地面反射器(11)反射到激光分束器(7)上。
3. 根据权利要求1所述的一种桥梁摆动加速度测量装置，其特征在于地面反射器 (11)放置在桥梁地面(13)上。
4. 根据权利要求l所述的一种桥梁摆动加速度测量装置，其特征在于光电管(8)与 经信号转换器(9)相连，信号转换器(9)与时刻记录器(10)相连，记录器(10)与微型计算 机(12)相连。
全文摘要
一种桥梁摆动加速度测量装置，可用于桥梁摆动加速度测量。它由1.真空室，2.导轨，3.落体反射器，4.透明窗，5.激光发生器，6.准直器，7.激光分束器，8.光电管，9.信号转换器，10时刻记录器，11.地面反射器，12.微型计算机，13.桥梁地面等组成。采用激光干涉技术测量自由落体与桥梁表面距离与下落时刻，由原理公式g＝2D/T2计算落体下落过程中的加速度g，公式中D为落体下落的距离，T为落体下落的时间。同一地点的地球重力加速度g0短时间内变化微小，垂直变化梯度也远小于桥梁摆动加速度，可以看作常量，故不同时刻测得的加速度变化量Δg＝g-g0即为桥梁摆动加速度。具有超低频测量的优点。
文档编号G01P15/00GK101769937SQ200810246348
公开日2010年7月7日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者何报寅, 凌峰, 历恩华, 吴胜军, 张为民, 杜耘, 肖飞, 薛怀平, 郝晓光 申请人:中国科学院测量与地球物理研究所