專利名稱：橋梁結(jié)構(gòu)影響線無線遙測(cè)自動(dòng)測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于橋梁結(jié)構(gòu)影響線的無線遙 測(cè)自動(dòng)測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
影響線描述的是單位集中荷載在不同位置作用時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)中某固定處 某量(^>>的影響。影響線是研究移動(dòng)荷載的基本工具，只要知道單位移動(dòng)荷 載作用下的影響線，根據(jù)疊加原理，即可解決各種荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算問 題和最不利荷載位置的確定問題。結(jié)構(gòu)某固定處某量Z,可以是結(jié)構(gòu)內(nèi)力、應(yīng) 力(應(yīng)變)、剪力、支座反力、位移(撓度)、彎矩等，因而有內(nèi)力影響線、 應(yīng)力(應(yīng)變)影響線、剪力影響線、支座反力影響線、位移(撓度)影響線、 彎矩影響線等等。當(dāng)荷載沿橋梁結(jié)構(gòu)(橋面)移動(dòng)時(shí)，表示橋梁結(jié)構(gòu)某量Z 變化規(guī)律的曲線，稱之為Z的影響線。Z是荷載位置,的函數(shù)Z= /&義 影響線在理論計(jì)算及橋梁設(shè)計(jì)中具有重要意義，實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)的影響線測(cè)試 是對(duì)橋梁設(shè)計(jì)、施工的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，反過來對(duì)理論計(jì)算修正具有指導(dǎo)意義。
目前影響線的測(cè)試方法比較原始用皮尺在橋面上丈量等份刻度，做上 標(biāo)記，讓移動(dòng)荷載(車輛)依次停在各個(gè)刻度標(biāo)記的位置，由儀器依次測(cè)讀 控制截面結(jié)構(gòu)某量Z (應(yīng)變、撓度等)。由于車輛移動(dòng)慢，再者為找到準(zhǔn)確的 加載位置，車輛需前進(jìn)倒退數(shù)次，測(cè)試效率低。根據(jù)測(cè)讀的結(jié)構(gòu)某量Z的多 個(gè)數(shù)值，人工繪制結(jié)構(gòu)某量2的影響線，處理效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種橋梁結(jié)構(gòu)影響線的無 線遙測(cè)自動(dòng)測(cè)試裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠性好，自動(dòng)化程度高， 無需沿橋面丈量、標(biāo)記，只需劃一條起始線即可，影響線可通過軟件直接得 出。
本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案，包括前端裝置和后端裝置，前端裝置 包括有分度盤機(jī)構(gòu)、傳感器、無線信號(hào)采集發(fā)射盒，后端裝置包括有無線信 號(hào)采集接收盒，其特征是
a. 前置部份:分度盤機(jī)構(gòu)的螺釘A穿過轉(zhuǎn)子的孔與轉(zhuǎn)子下端面的強(qiáng)力磁 鐵A孔內(nèi)螺紋嚙合，轉(zhuǎn)子上端面等角度間隔粘貼有鐵磁性薄片、中心凸起的 軸頸與軸承內(nèi)套過盈配合，軸承外套與定子的圓孔過盈配合，呈長方形的定 子一邊傳感器安裝孔內(nèi)蟪紋與傳感器外螺紋嚙合、另--邊延長桿安裝孔內(nèi)螺 紋與延長桿外螺紋嚙合，螺釘B穿過定子的安裝孔B與無線信號(hào)采集發(fā)射盒 安裝孔內(nèi)螺紋嚙合，延長桿上端放入固定桿--端開槽口內(nèi)，固定銷穿過延長 桿上端的安裝孔A和固定桿一端的孔，無線信號(hào)采集發(fā)射盒的5芯航空摘頭 接通電纜線一端，電纜線另一端接通傳感器，帶有磁鐵的發(fā)射天線的傳輸線 接通無線信號(hào)釆集發(fā)射盒的SMA插頭；
b. 后置部份接收天線傳輸線接通無線信號(hào)采集接收盒的SMA插座，交 流電源線接通無線信號(hào)采集接收盒的插座。
本發(fā)明，以轉(zhuǎn)子圓心為角的頂點(diǎn)，將圓周角N等份，轉(zhuǎn)子上端面等角度 間隔分布有N個(gè)等長度和等寬度的鐵磁性薄片，每個(gè)鐵磁性薄片沿分度盤徑 向布置，呈扇形展開。
本發(fā)明，傳感器敏感端面正對(duì)轉(zhuǎn)子上鐵磁性薄片的中央位置。
本發(fā)明的工作原理分度盤機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)子、定子、軸承、延長桿、強(qiáng)力磁鐵 及連接用的螺栓組成。
轉(zhuǎn)子是用有機(jī)玻璃(非鐵磁性)制成的圓盤，以轉(zhuǎn)子圓心為角的頂點(diǎn)，將 圓周角W等份(#》7)，轉(zhuǎn)子正面等角度間隔分布有^個(gè)等長度和等寬度的鐵 磁性薄片，每個(gè)鐵磁性薄片沿分度盤徑向布置，呈扇形展開。轉(zhuǎn)子中心有軸 頸，與軸承內(nèi)套緊配合連接。轉(zhuǎn)子反面裝有強(qiáng)力磁鐵，轉(zhuǎn)子通過強(qiáng)力磁鐵穩(wěn)
固地吸附在荷載車輛的后輪輪軸上。
定子系由有機(jī)玻璃制成的長方形板，中心位置有圓孔，兩側(cè)有一個(gè)傳感器 安裝孔和一個(gè)延長桿安裝孔。定子中心位置的圓孔與軸承外套緊配合連接， 轉(zhuǎn)子和定子之間可作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。延長桿垂直安裝在定子上，固定桿一端與延 長桿連接，另一端經(jīng)強(qiáng)力磁鐵與車廂(或擋泥板)相連，保證定子不發(fā)生轉(zhuǎn) 動(dòng)。傳感器安裝在定子的傳感器安裝孔上，敏感端面正對(duì)轉(zhuǎn)子上鐵磁性薄片 的中央位置，傳感器敏感端面與鐵磁性薄片的距離在傳感器的敏感范圍之內(nèi)-
傳感器對(duì)鐵磁性薄片敏感，對(duì)非鐵磁性的有機(jī)玻璃不敏感，車輛移動(dòng)時(shí)， 車后輪輪軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)子作相同角速度的轉(zhuǎn)動(dòng)，引起傳感器輸出有電平高低交替 變化的脈沖串，通過對(duì)脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)，可以換算出車輛所處的位置。車后輪
每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，傳感器輸出^個(gè)脈沖信號(hào)。設(shè)后輪胎的半徑為A則每個(gè)脈沖代 表車輛行進(jìn)的位移值為
因輪胎受壓后變形，實(shí)際測(cè)量后輪輪軸中心到地面的距離代替上式中的 及，可減小車輛行進(jìn)位移測(cè)試誤差。上式還反映了車輛行進(jìn)位移的測(cè)試分辨率，
^值越大，分辨率越高。
傳感器通過一條電纜連接至無線信號(hào)采集發(fā)射盒,該電纜有傳感器的電源 線和信號(hào)輸出線。無線信號(hào)采集發(fā)射盒內(nèi)置有單片機(jī)、無線發(fā)射模塊、可充 電電池。傳感器電源由無線信號(hào)釆集發(fā)射盒提供，傳感器輸出信號(hào)接至單片 機(jī)的外部中斷，單片機(jī)外部中斷設(shè)置為邊沿觸發(fā)方式，傳感器每輸出一個(gè)脈 沖，都會(huì)引起單片機(jī)外部中斷一次。單片機(jī)串口與無線發(fā)射模塊相連，單片 機(jī)每接收一次外部中斷，通過串口向無線模塊發(fā)送一次數(shù)據(jù)。信號(hào)采集接收 盒，內(nèi)置有單片機(jī)、無線接收模塊，接收盒用交流供電。單片機(jī)串口與無線 發(fā)射模塊相連，接收盒內(nèi)單片機(jī)的串口設(shè)置成中斷方式，每產(chǎn)生一次串口中 斷，隨即向與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連的I/O 口送出一個(gè)脈沖信號(hào)。 一個(gè)脈沖信號(hào) 代表車輛行進(jìn)了2;^WW的位移，若數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到^個(gè)脈沖，則車輛行 進(jìn)的位移值等于2;^J^M/W。用橫坐標(biāo)表示車輛的位置，顯然車輛位置是一 系列的離散點(diǎn)，iV越大，點(diǎn)越密，分辨率越高。用縱坐標(biāo)表示Z，影響線曲線 可以通過采集到的Z值描繪出來。車輛先停在劃有起始線的位置，脈沖串的 第一個(gè)脈沖作為數(shù)據(jù)采集的觸發(fā)脈沖，用以啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開始采集數(shù)據(jù)， 保證車輛行走與數(shù)據(jù)采集的起始同步。
本發(fā)明有如下有益效果①不用沿橋面劃刻度、做標(biāo)記，只需劃一條起 始標(biāo)記線；②不用為準(zhǔn)確的加載位置而來回調(diào)整車位；③加載車輛從起始位 置沿橋面以直線行駛到結(jié)束位置，影響線由軟件計(jì)算直接得出；④對(duì)車輛行 駛速度無特殊要求，滿足橋梁結(jié)構(gòu)靜態(tài)測(cè)試要求即可，且跟車輛行進(jìn)速度均 勻與否無關(guān)；⑤信號(hào)為無線傳輸，適合移動(dòng)荷載；(D幾乎在加載車輛開始行 走的同時(shí)，觸發(fā)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開始采集數(shù)據(jù)，起始位置誤差小于2;^J /iV。


下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明前端裝置剖視結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明使用安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-前端裝置2-后端裝置3-分度盤機(jī)構(gòu)4-傳感器5-無線信 號(hào)采集發(fā)射盒6-固定桿7-無線信號(hào)采集接收盒8-數(shù)據(jù)采集分流9-轉(zhuǎn)子10-鐵磁性薄片11-軸頸12-軸承13-強(qiáng)力磁鐵A 14-后輪軸 15-定子16-圓孔17-傳感器安裝孔18-延長桿19-延長桿安裝孔 20-電纜線21-發(fā)射無線22-強(qiáng)力磁鐵B 23-車廂24-擋泥板25-交流 電源線26-插座27-接收天線28-安裝孔A 29-安裝孔B 30-5芯航空 插頭31-SMA插頭32-SMA插座33-Q9插座A 34-信號(hào)線35-Q9插座B 36-螺釘A 37-螺釘B 38-固定銷
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明的實(shí)施方案。
如圖1、圖2所示，包括有前端裝置1和后端裝置2，前端裝置1和后 端裝置2無電纜連接，信號(hào)采用無線傳輸。前端裝置1包括有分度盤機(jī)構(gòu)3、 傳感器4、無線信號(hào)采集發(fā)射盒5、固定桿6。后端裝置2包括有無線信號(hào)采 集接收盒7。前端裝置l為車載部分，跟隨加載車輛一起移動(dòng)，完成車輛位 置信號(hào)的采集、無線傳送；后端裝置2無線信號(hào)采集接收盒7與數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)8相連，完成車輛位置信號(hào)的接收并輸出到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8。
分度盤機(jī)構(gòu)3轉(zhuǎn)子9是用有機(jī)玻璃(非鐵磁性)制成的圓盤，以轉(zhuǎn)子9 圓心為角的頂點(diǎn)，將圓周角^等份(M^/)，轉(zhuǎn)子9正面等角度間隔分布有W 個(gè)等長度和等寬度的鐵磁性薄片IO，每個(gè)鐵磁性薄片IO沿分度盤徑向布置， 呈扇形展開，鐵磁性薄片10通過膠水粘貼在轉(zhuǎn)子9上。轉(zhuǎn)子9中心有軸頸 11，與軸承12內(nèi)套緊配合連接。轉(zhuǎn)子9通過蠊釘A36與強(qiáng)力磁鐵A13安裝 成一體，轉(zhuǎn)子9通過強(qiáng)力磁鐵A13穩(wěn)固地吸附在荷載車輛的后輪軸14上。
分度盤機(jī)構(gòu)3定子15系由有機(jī)玻璃制成的長方形板，中心位置有圓孔 16，兩側(cè)有一個(gè)傳感器安裝孔17和一個(gè)延長桿安裝孔19。定子中心位置的 圓孔16與軸承12外套緊配合連接，轉(zhuǎn)子9和定子15之間可作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
延長桿18通過螺紋配合垂直安裝在定子15上。固定銷38穿過固定桿6 的安裝孔A28后，將固定桿6與延長桿18連接在一起，使固定桿6和延長 桿18可以圍繞固定銷38相互轉(zhuǎn)動(dòng)。螺釘B37穿過定子15的安裝孔29后與 無線信號(hào)采集發(fā)射盒5的內(nèi)螺紋配合，使無線信號(hào)采集發(fā)射盒5安裝在定子 15上。固定桿另一端經(jīng)強(qiáng)力磁鐵22與車廂23 (或擋泥板24)相連，保證定 子15不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。傳感器4通過螺紋配合安裝在定子15的傳感器安裝孔17
上，敏感端面正對(duì)轉(zhuǎn)子9上鐵磁性薄片10的中央位置，傳感器4敏感端面 與鐵磁性薄片10的距離在傳感器的敏感范圍之內(nèi)。
傳感器4對(duì)鐵磁性薄片10敏感，對(duì)非鐵磁性的有機(jī)玻璃不敏感，車輛 移動(dòng)時(shí)，車后輪軸14帶動(dòng)轉(zhuǎn)子9作相同角速度的轉(zhuǎn)動(dòng)，弓l起傳感器4輸出 有電平高低交替變化的脈沖串，通過對(duì)脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)，可以換算出車輛所處 的位置。
無線信號(hào)采集發(fā)射盒5通過螺釘B37的螺紋配合安裝在定子15上。傳 感器4的一條電纜線20連通過5芯航空插頭30接至無線信號(hào)采集發(fā)射盒5， 發(fā)射天線21通過SMA插頭31接至無線信號(hào)采集發(fā)射盒5;無線信號(hào)采集接 收盒7的Q9插座A33通過信號(hào)線34與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8的Q9插座B35相連， 接收天線27接至無線信號(hào)采集接收盒7的SMA插座32,交流電源線25接至 無線信號(hào)采集接收盒7的插座26。
權(quán)利要求
1、一種橋梁結(jié)構(gòu)影響線無線遙測(cè)自動(dòng)測(cè)試裝置，包括前端裝置(1)和后端裝置(2)，前端裝置(1)包括有分度盤機(jī)構(gòu)(3)、傳感器(4)、無線信號(hào)采集發(fā)射盒(7)，后端裝置(2)包括有無線信號(hào)采集接收盒(7)，其特征是a.前置部份(1)分度盤機(jī)構(gòu)(3)的螺釘A(36)穿過轉(zhuǎn)子(9)的孔與轉(zhuǎn)子(9)下端面的強(qiáng)力磁鐵A(13)孔內(nèi)螺紋嚙合，轉(zhuǎn)子(9)上端面等角度間隔粘貼有鐵磁性薄片(10)、中心凸起的軸頸(11)與軸承(2)內(nèi)套過盈配合，軸承(12)外套與定子(15)的圓孔(16)過盈配合，呈長方形的定子(15)一邊傳感器安裝孔(17)內(nèi)螺紋與傳感器(4)外螺紋嚙合、另一邊延長桿安裝孔(19)內(nèi)螺紋與延長桿(18)外螺紋嚙合，螺釘B(37)穿過定子(15)的安裝孔B(29)與無線信號(hào)采集發(fā)射盒(5)安裝孔內(nèi)螺紋嚙合，延長桿(18)上端放入固定桿(6)一端開槽口內(nèi)，固定銷(38)穿過延長桿(18)上端的安裝孔A(28)和固定桿(6)一端的孔，無線信號(hào)采集發(fā)射盒(5)的5芯航空插頭(30)接通電纜線(20)一端，電纜線(20)另一端接通傳感器(4)，帶有磁鐵的發(fā)射天線(21)的傳輸線接通無線信號(hào)采集發(fā)射盒(5)的SMA插頭(31)；b.后置部份(2)接收天線(27)傳輸線接通無線信號(hào)采集接收盒(7)的SMA插座(32)，交流電源線(25)接通無線信號(hào)采集接收盒(7)的插座(26)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)影響線無線遙測(cè)自動(dòng)測(cè)試裝置， 其特征是以轉(zhuǎn)子(9)圓心為角的頂點(diǎn)，將圓周角N等份，轉(zhuǎn)子上端面等角 度間隔分布有N個(gè)等長度和等寬度的鐵磁性薄片(10),每個(gè)鐵磁性薄片(10) 沿分度盤徑向布置，呈扇形展開。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁結(jié)構(gòu)影響線無線遙測(cè)自動(dòng)測(cè)試裝置， 其特征是傳感器(4)敏感端面正對(duì)轉(zhuǎn)子(9)上鐵磁性薄片(10)的中央位
全文摘要
橋梁結(jié)構(gòu)影響線無線遙測(cè)自動(dòng)測(cè)試裝置涉及測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。其轉(zhuǎn)子(9)下端面有強(qiáng)力磁鐵A(13)、上端面等角度間隔粘貼有鐵磁性薄片(10)、中心凸起的軸頸(11)與定子(15)的圓孔(16)之間有軸承(12)，定子(15)一邊裝有傳感器(4)和無線信號(hào)采集發(fā)射盒(5)、另一邊裝有延長桿(18)，無線信號(hào)采集發(fā)射盒(5)的5芯航空插頭(30)通過電纜線(20)接通傳感器(4)、SMA插頭(31)通過輸出線接通發(fā)射天線(21)；接收天線(27)傳輸線接通無線信號(hào)采集接收盒(7)的SMA插座(32)，交流電源線(25)接通無線信號(hào)采集接收盒(7)的插座(26)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠性好，自動(dòng)化程度高，無需為確定荷載(車輛)加載位置而沿橋面丈量、標(biāo)記，只需要?jiǎng)澮粭l起始線即可，影響線可通過軟件計(jì)算直接得出。
文檔編號(hào)G01M5/00GK101358897SQ20081007010
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者劉會(huì)耕, 孟利波, 張又進(jìn), 飛 潘 申請(qǐng)人:重慶交通科研設(shè)計(jì)院