用于桥梁变形监测的挠度传感器及挠度测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102539093A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102539093A(43)申请公布日2012.07.04(21)申请号201210002373.3(22)申请日2012.01.06(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人赵辉刘伟文陶卫雷华明吕春峰王成龙(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人郭国中(51)Int.Cl.G01M5/00(2006.01)G01B7/16(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书55页页附图附图22页(54)发明名称用于桥梁变形监测的挠度传感器及挠度测量方法(57)摘要本发明公开一种用于桥梁变形监测的挠度传感器及挠度测量方法。所述的挠度传感器由测量板、反射栅和支承臂组成，测量板固定在桥梁的测点上，反射栅固定在支承臂上，支承臂两端固定设置于测量板相邻的两个测点。所述的挠度测量方法根据所述挠度传感器：挠度传感器设置于两个水平的测量线上，在同一水平测量线上的传感器首尾相接，两个水平测量线上的传感器在水平位置上错开一个测点间距。本发明精度高、速度快、非接触、低功耗、小体积、无线设计，能够用于各种公路、铁路桥梁变形的垂直挠度、水平挠度的测量。CN102539ACN102539093A权利要求书1/2页1.一种用于桥梁变形监测的挠度传感器，其特征在于：传感器包括测量板、反射栅和支承臂三个部分，测量板固定在桥梁的测点位置上，反射栅固定在支承臂上中间位置，支承臂两端固定设置于相邻的两个测点；所述的反射栅设有均匀排列的金属导体，所述的测量板中设有平面线圈组；当桥梁处于无变形状态时，所有测点的位置处于同一水平线上，测量板和反射栅均处于原始位置的平衡状态，平面线圈和金属导体处在对称的中间位置；当桥梁发生变形时，测量板相对于反射栅产生相对位移，测量板的平面线圈和反射栅的金属导体偏离对称的中间平衡位置，挠度传感器产生位移信号并输出。2.根据权利要求1所述的用于桥梁变形监测的挠度传感器，其特征是：所述的反射栅包括金属导体和反射栅底板组成，所述金属导体固定在反射栅底板上。3.根据权利要求2所述的用于桥梁变形监测的挠度传感器，其特征是：所述的金属导体排列成两个码道，排列周期即为测量波长；同一码道上的相邻两个金属导体之间的距离为测量波长的一半的整数倍，不同码道的相邻金属导体之间的距离大于测量波长的一半，不同码道的金属导体的排列的起始位置一致。4.根据权利要求3所述的用于桥梁变形监测的挠度传感器，其特征是：所述的金属导体的宽度即平行于码道方向的长度为测量波长的一半。5.根据权利要求1所述的用于桥梁变形监测的挠度传感器，其特征是：所述的测量板包括平面线圈组、测量电路和支架，其中：所述的平面线圈组中每个线圈之间互相独立，并分别与测量电路相连，平面线圈组和测量电路固定在支架上。6.根据权利要求1或5所述的用于桥梁变形监测的挠度传感器，其特征是，所述的平面线圈组由均匀排列成两个码道的平面线圈组成，相同码道的相邻平面线圈之间的距离为测量波长一半的整数倍，相同码道的平面线圈的中心与反射栅的金属导体的中心相对应，不同码道的相邻平面线圈之间的距离大于测量波长的一半，不同码道的平面线圈的起始位置相差测量波长的四分之一的整数倍，该平面线圈的宽度即平行于码道方向的长度是测量波长一半的整数倍，该平面线圈的长度即垂直于码道方向的长度小于反射栅的金属导体的长度。7.根据权利要求1或5所述的用于桥梁变形监测的挠度传感器，其特征是，所述的支承臂的长度等于两个测点距离的两倍。8.根据权利要求1或5所述的用于桥梁变形监测的挠度传感器，其特征是，所述的测量电路采用无线传感网络技术，将测量结果以无线方式发送到桥梁监控中心。9.一种采用上述1-8所述传感器进行的桥梁变形挠度测量方法，其特征在于：所述挠度传感器设置于两个水平的测量线上，在同一水平测量线上的传感器首尾相接，两个水平测量线上的传感器在水平位置上错开一个测点间距。10.根据权利要求9所述的桥梁变形挠度测量方法，其特征在于按照以下步骤进行：(1)在桥梁的侧面沿着桥梁轴线方向上以两个支撑端点为起始点，等间隔选取测点位置；(2)以任意三个连续相邻的测点为一组安装本发明的挠度传感器，将测量板固定在对应于这组测点的中间测点位置上，将反射栅固定在支承臂上中间的位置，该支承臂两端固定设置于这组测点的两端侧点位置上，保证测量板与反射栅之间留有间隙；(3)沿着桥梁的轴线布置两个水平的测量线，在同一测量线上的传感器首尾相接，两个2CN102539093A权利要求书2/2页水平测量线上的传感器在水平位置上错开一个测点间距，由此保证每个测点都对应一个传感器；(4)当产生挠曲变形时，每个挠度传感器的反