专利名称：桥梁挠度对称式光电自动测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于桥梁技术领域，具体涉及一种桥梁挠度对称式光电自动测量装置。
背景技术：
挠度监测是桥梁状态监测的一个重要内容，而连通管法是现有的挠度人工观测的主要方法之一，它是在桥梁上铺设水管，在需要被观测的点安装一竖直连通管，管内装液体，各连通管通过水管相通、从而使它们的液面保持在同一水平面，以岸基处的连通管的液位作为各点测量的基准，当桥梁梁体发生变形时，固定在梁体上的水管随之移动，此时各连通管内的液面基本维持不变，但各竖直水管的相对液面却发生了移动，读出连通管内液位的相对位移量，即可获得各被测量点的挠度变化值。该方法测量精度可以满足要求，但由于采用人工读数，对操作人员的责任心要求高，且费时费力，只能适用于桥梁的短期静态挠度观测，有时还受到测量环境如天气、温度的影响。而桥梁技术的发展，对桥梁挠度的监测提出了自动、长期、动态的要求。对连通管法而言，这就要求将液位的人工观测改为自动监测。
直接采用现成的超声液位计与连通管相结合，是实现的上述自动监测的方法之一。该方法通过超声液位计来自动测量连通管内的液位变化，实现桥梁挠度自动、长期、动态监测的要求。但是超声波在不同的温度下在同一介质中的传播速度是不同的，而且液体容易在温度升高时形成蒸汽，也会改变其传播速度，这样利用超声波来进行液位测量精度不高，仅为厘米级，达不到测量要求，且相对价格较高。

发明内容
本实用新型针对现有桥梁挠度测量手段存在的诸多缺点，尤其是针对连通管式超声挠度监测装置存在的以上不足，提供一种桥梁挠度线性对称式光电自动测量装置，实现对桥梁挠度的多点、实时、长期、远程、高精度、自动监测，且达到价格低、实施简单的要求。
本实用新型采用以下技术方案桥梁挠度对称式光电自动测量装置，它具有沿桥梁梁体纵向铺设的水平管，在水平管上间隔适当距离连接竖直连通管，且与水平管连通，各相互连通的竖直连通管内液面保持在同一水平面。各竖直连通管处分别装有一套光电液位计，而光电液位计由沿竖直连通管的管轴方向排列的条形光源和条形光电接收阵列、数字处理电路、信号的通信接口组成，各个光电液位计的数据信号通过同一信号线，以总线的方式连接到外部电脑上，构成桥梁挠度自动测量网络。
光电液位计的设置位置可以多种，一种是将光电液位计的条形光源和条形光电接收阵列沿竖直连通管的轴向对称设置在透明竖直连通管外的两侧。另一种是将光电液位计的条形光源和条形光电接收阵列沿竖直连通管的轴向对称设置在竖直连通管内部的另一透明内管中，竖直连通管内壁具有光反射面。
所述的条形光源可采用日光灯管、霓虹灯管，也可采用将多个发光二极管芯片组合在一印刷电路板上形成发光组件，或者其他方式的线光源。条形光电接收阵列可采用光电二极管阵列、CCD线阵，也可将多个光电二极管芯片组合在一印刷电路板上形成的半集成光电接收组件，或其他方式的线性光电接收元件。条形光源与条形光电接阵列的长度可以按要求拼接加长。
为了增强信号的信噪比，还可以在透明竖直连通管内放入浮子。
数字处理电路可以幼多种选择，如单片机、现场可编程逻辑电路、DSP等数字信号处理电路，都可以完成信号的现场处理。
而信号的通信也可采用RS-485、CAN、RS-232、USB等接口，以总线方式与一台电脑构成现场监测网络。
采用本专利的结构，就可以通过浮子对光线的遮挡位置，反映出液位(即桥梁在该点处的挠度)变化，从而通过信号处理器实时、高精度地计算出具体的挠度变化值，并通过通信接口，传送到电脑处，实现对桥梁挠度的多点、实时、长期、远程、高精度、自动监测。
本实用新型的优点是1、采用光电透射原理形成本系统结构，能满足整个测量量程的需要。
2、光电接收阵列的输出结果是数字量，精度高、抗干扰性能好、稳定可靠。
3、数字处理芯片的测量速度快，能实现挠度的动态监测。
4、系统的总线结构，便于自动采集各点挠度信号、并进行数据的集中处理，能实现对桥梁挠度的自动、长期、动态监测。
5、可以根据挠度测量范围的要求，对条形光源与线性光电接受阵列进行拼接，使其具有足够的长度，以便满足不同挠度监测范围的要求。
6、价格相对较便宜。


图1是本实用新型的总体结构示意图；图2是本实用新型连通管与光电液位计一种结构实现形式的示意图；图3是本实用新型连通管与光电液位计一种结构实现形式的示意图。
具体实施方式
参见图1，本桥梁挠度对称式光电自动测量装置具有沿桥梁梁体纵向铺设的水平管1，在水平管上间隔适当距离通过三通管2连接竖直连通管3，与水平管1连通，内装透明液体，各相互连通的竖直连通管3内液面保持在同一水平面。各竖直连通管3分别装配有一套光电液位计4，光电液位计4是由沿连通管地管轴对称设置的条形光源和条形光电接收阵列构成。各光电液位计4通过电源线5连接外部电源，信号处理器在总线6的控制下，自动对条形光电接收阵列的输出进行采集、处理、计算，并将计算结果通过总线传输到中央数据处理装置7进行后续处理与记录。
参见图2，这是光电液位计的一种设置位置，它采用日光灯管为条形光源13，采用光电二极管阵列为条形光电接收阵列10。条形光源13和条形光电接收阵列10沿透明竖直连通管3外侧轴对称固定，管内装有浮子8。条形光源13由电源12获得能量，发出的光通过管内的透明液体9直接照射到另一面的条形光电接收阵列10上，由于浮子8的遮挡，条形光电接收阵列10接收到的光强分布即反映了液位的位置信号，由数字信号处理器11处理、计算后，即可通过通信接口将计算结果发送到总线上去。
参见图3，这是光电液位计的另一种设置位置，它采用日光灯管作为条形光源13，采用光电二极管阵列为条形光电接收阵列10。条形光源13和条形光电接收阵列10是沿竖直连通管3轴对称设置在管内的透明内管14中，而在竖直连通管3内壁具有光反射面，条形光源13由电源12获得能量，发出的光是通过透明液体9照射到竖直连通管3内壁的光反射面后反射到光电接收线形阵列10上。这种结构可以将光电液位计封装在透明内管14中，对其起到保护作用。
权利要求1.桥梁挠度对称式光电自动测量装置，具有沿桥梁梁体纵向铺设的水平管，在水平管上间隔适当距离连接竖直连通管，且与水平管连通，各相互连通的竖直连通管内液面保持同一水平面，其特征在于各竖直连通管处分别装有一套光电液位计，光电液位计由沿竖直连通管的管轴方向排列的条形光源和条形光电接收阵列、数字处理电路、信号的通信接口组成，各个光电液位计的数据信号通过同一信号线，以总线的方式连接到外部电脑上，构成桥梁挠度自动测量网络。
2.根据权利要求1所述的桥梁挠度对称式光电自动测量装置，其特征在于光电液位计的条形光源和条形光电接收阵列沿竖直连通管的轴向对称设置在透明竖直连通管外的两侧。
3.根据权利要求1所述的桥梁挠度对称式光电自动测量装置，其特征在于光电液位计的条形光源和条形光电接收阵列沿竖直连通管的轴向对称设置在竖直连通管内部的另一透明内管中，竖直连通管内壁具有光反射面。
4.根据权利要求2或3所述的桥梁挠度对称式光电自动测量装置，其特征在于条形光源采用日光灯、霓虹灯或将多个发光二极管芯片按线性组合在一印刷电路板上形成的半集成发光组件，且条形光源的长度可以按要求拼接加长。
5.根据权利要求2或3所述的桥梁挠度对称式光电自动测量装置，其特征在于条形光电接收阵列可采用光电二极管阵列、CCD线阵，也可将多个光电二极管芯片组合在一印刷电路板上形成的半集成光电接收组件，且条形光电接收阵列的长度可以按要求拼接加长。
6.根据权利要求2或3所述的桥梁挠度光电自动测量系统，其特征在于竖直连通管内可以设有浮子。
7.根据权利要求1、2或3所述的桥梁挠度对称式光电自动测量装置，其特征在于数字处理电路可以采用单片机、现场可编程逻辑电路或DSP数字信号处理电路。
8.根据权利要求1、2或3所述的桥梁挠度对称式光电自动测量装置，其特征在于各个光电液位计的数据信号，可通过RS-485、CAN、RS-232、USB接口，以总线方式与一台电脑构成现场监测网络。
专利摘要桥梁挠度对称式光电自动测量装置，它具有沿桥梁梁体纵向铺设的水平管，在水平管上间隔适当距离连接竖直连通管，且与水平管连通，各相互连通的竖直连通管内液面保持在同一水平面。各竖直连通管处分别装有一套光电液位计，而光电液位计由沿竖直连通管的管轴方向排列的条形光源和条形光电接收阵列、数字处理电路、信号的通信接口组成，各个光电液位计的数据信号通过同一信号线，以总线的方式连接到外部电脑上，构成桥梁挠度自动测量网络。本装置能实现对桥梁挠度的多点、实时、长期、远程、高精度、自动监测，价格相对较低，实施简单。
文档编号G01N21/84GK2674442SQ200320127308
公开日2005年1月26日 申请日期2003年12月31日 优先权日2003年12月31日
发明者陈伟民, 陈星 , 朱永, 符欲梅, 陈小强, 章鹏 申请人:重庆大学, 重庆市渝宇光电监控科技有限公司