一種大跨度橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種大跨度橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括基準(zhǔn)箱、連通管、壓力傳感器、屏蔽雙絞線和高速同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備，所述基準(zhǔn)箱外部通過連通管連接2個(gè)溫度補(bǔ)償壓力傳感器，所述壓力傳感器設(shè)置多個(gè)，其高壓側(cè)與連通管的開口相連，低壓側(cè)與大氣相連，所述屏蔽雙絞線將多個(gè)壓力傳感器與高速同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備相連接。本實(shí)用新型的高溶解度鹽溶液配制而成重液，在20℃條件下重液密度可達(dá)每立方厘米2.0克，提高了撓度的測(cè)量精度，降低系統(tǒng)的成本，采用高速率壓力傳感器和高采樣率的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，能夠更準(zhǔn)確測(cè)量瞬時(shí)撓度極值，設(shè)置兩個(gè)溫度補(bǔ)償壓力傳感器，能夠?qū)崟r(shí)得到溫度變化時(shí)連通管內(nèi)液體的密度，降低了撓度測(cè)量誤差，提升了系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】
一種大跨度橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種橋梁撓度監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大跨度橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]主梁撓度是進(jìn)行橋梁安全性、適用性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的必備子系統(tǒng)。
[0003]橋梁監(jiān)測(cè)的最終目的是進(jìn)行損傷識(shí)別和評(píng)估預(yù)警。目前，實(shí)際應(yīng)用中結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別效果并不理想，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不能滿足損傷識(shí)別方法的要求是一個(gè)重要的原因。對(duì)于撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來說，為了順利進(jìn)行結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別等工作，對(duì)橋梁撓度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的要求有:1.高精度;2.穩(wěn)定性;3.足夠的采樣速率，不丟失變形極值;4.同步性，能夠得到橋梁整體的撓度曲線。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，工程中常用的橋梁撓度監(jiān)測(cè)方法有機(jī)器人法、傾角儀法、激光投射法、GPS法、連通管法等。各種方法互有優(yōu)劣，尚沒有一種方法可以完全達(dá)到準(zhǔn)確、穩(wěn)定、快速、同步的撓度監(jiān)測(cè)要求。國(guó)內(nèi)外已有的大跨度橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，從測(cè)量精度、使用壽命以及經(jīng)濟(jì)性角度綜合考慮，應(yīng)用最為廣泛的是連通管式撓度監(jiān)測(cè)方法，但是現(xiàn)有的連通管式撓度監(jiān)測(cè)方法存在以下不足:
[0005](I)量程和精度的矛盾較大，對(duì)于大跨度橋梁，累計(jì)變形量可達(dá)幾十厘米，甚至達(dá)到米級(jí)，而使用荷載下的瞬時(shí)變形量只有毫米級(jí)，此外，受縱坡影響，測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的水頭有時(shí)相差數(shù)米，這種量程和精度的矛盾，已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)有傳感器技術(shù)水平的極限。
[0006](2)采樣速度過慢，為了減少數(shù)據(jù)量，連通管系統(tǒng)的采樣周期一般在I分鐘以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于橋梁的自振頻率，無法準(zhǔn)確捕捉撓度的瞬時(shí)峰值，造成監(jiān)測(cè)量偏低。
[0007](3)數(shù)據(jù)采集方式不合理，為節(jié)省線纜成本，工程中大量使用了 485總線的數(shù)據(jù)采集方式，各個(gè)測(cè)點(diǎn)輪詢采集，得到的是各測(cè)點(diǎn)不同時(shí)刻的撓度，無法得到橋梁同一時(shí)刻的撓度曲線。
[0008]為了克服前述弊端，提升基于連通管的橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的精度、采樣速度和同步性，現(xiàn)有技術(shù)需要改進(jìn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]為解決上述問題，本實(shí)用新型公開了一種大跨度橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括:基準(zhǔn)箱、連通管、壓力傳感器、屏蔽雙絞線和高速同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備，所述基準(zhǔn)箱外部通過連通管連接2個(gè)溫度補(bǔ)償壓力傳感器，所述壓力傳感器設(shè)置多個(gè)，其高壓側(cè)與連通管的開口相連，低壓側(cè)與大氣相連，所述屏蔽雙絞線將多個(gè)壓力傳感器與高速同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備相連接。
[0010]優(yōu)選的，所述基準(zhǔn)箱和連通管內(nèi)填充高密度的重液，所述重液由高溶解度鹽溶液配制而成，所述重液在20°c下液體的密度為每立方厘米1.1克一2.0克，凝固點(diǎn)為-20°c—-5-C。
[0011 ]優(yōu)選的，所述壓力傳感器為高精度電容式差壓變送器，其參考精度為0.05%,更新速率每秒大于20次，在6米測(cè)點(diǎn)高差時(shí)，撓度測(cè)量精度為0.5毫米。
[0012]優(yōu)選的，所述高速同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備采用24位高精度同步數(shù)據(jù)采集儀，采樣精度為0.01 %，采樣頻率多1f5，f5為橋梁的第5階豎向頻率，高速同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過以太網(wǎng)和/或GPRS和/或3G和/或4G方式與上位機(jī)通訊。
[0013]優(yōu)選的，所述溫度補(bǔ)償壓力傳感器用于測(cè)量2個(gè)溫度補(bǔ)償壓力傳感器之間的豎向間距和兩者之間的壓力測(cè)試差值，并實(shí)時(shí)計(jì)算連通管內(nèi)液體的密度，以隨溫度的變化補(bǔ)償液體密度。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型包括以下優(yōu)點(diǎn):
[0015](I)與傳統(tǒng)的添加甘油、乙二醇等有機(jī)溶劑形成的密度每平方厘米小于I克的防凍液相比，本實(shí)用新型的高溶解度鹽溶液配制而成重液，具有防凍、防腐、配制簡(jiǎn)單、密度高的特點(diǎn)，在20°C條件下重液密度可達(dá)每立方厘米2.0克。高密度的重液，可以提高撓度的測(cè)量精度，或在相同的撓度測(cè)量技術(shù)指標(biāo)下，可以放寬對(duì)壓力傳感器的精度要求，大大降低系統(tǒng)的成本。
[0016](2)采用高更新速率的壓力傳感器及高采樣率的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，與傳統(tǒng)的慢速采集方案相比，能夠更準(zhǔn)確地把握系統(tǒng)的瞬時(shí)撓度極值，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有利于進(jìn)行結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別。
[0017](3)在基準(zhǔn)箱處布置兩個(gè)溫度補(bǔ)償壓力傳感器，與傳統(tǒng)的單基準(zhǔn)點(diǎn)方案相比，能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算得到溫度變化時(shí)連通管內(nèi)液體的密度，消除了密度隨溫度變化從而引起的撓度測(cè)量誤差，提升了系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所使用的附圖做一簡(jiǎn)單地介紹。
[0019]圖1是本實(shí)用新型的一種大跨度橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖中:1、基準(zhǔn)箱;2、連通管;3、壓力傳感器;4、屏蔽雙絞線;5、高速同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備;6、溫度補(bǔ)償壓力傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0022]如圖1所示，一種大跨度橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。包括:基準(zhǔn)箱1、連通管2、壓力傳感器
3、屏蔽雙絞線4和高速同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備5，所述基準(zhǔn)箱I外部通過連通管2連接2個(gè)溫度補(bǔ)償壓力傳感器6，所述壓力傳感器3設(shè)置多個(gè)，其高壓側(cè)與連通管2的開口相連，低壓側(cè)與大氣相連，所述屏蔽雙絞線4將多個(gè)壓力傳感器2與高速同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備5相連接。
[0023]所述基準(zhǔn)箱I和連通管2內(nèi)填充高密度的重液，所述重液由高溶解度鹽溶液配制而成，在20 °C下液體的密度為每立方厘米1.1克一 2.0克，凝固點(diǎn)為-20 °C—-5 °C，對(duì)不銹鋼、銅、尼龍、橡膠圈系統(tǒng)組件無腐蝕性。
[0024]所述壓力傳感器3為高精度電容式差壓變送器，其參考精度為0.05%，更新速率每秒大于20次，在6米測(cè)點(diǎn)高差時(shí)，撓度測(cè)量精度為0.5毫米。如圖1所示，圖中S1為第i個(gè)壓力傳感器3檢測(cè)的變量，H1為第i個(gè)壓力傳感器3的測(cè)點(diǎn)高差。
[0025]所述高速同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備5采用24位高精度同步數(shù)據(jù)采集儀，采樣精度為
0.01%，采樣頻率多10f5，f5為橋梁的第5階豎向頻率，高速同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備5通過以太網(wǎng)和/或GPRS和/或3G和/或4G方式與上位機(jī)通訊。
[0026]所述溫度補(bǔ)償壓力傳感器6用于測(cè)量2個(gè)溫度補(bǔ)償壓力傳感器6之間的豎向間距和兩者之間的壓力測(cè)試差值，并實(shí)時(shí)計(jì)算連通管內(nèi)液體的密度，以隨溫度的變化補(bǔ)償液體密度。定義2個(gè)溫度補(bǔ)償壓力傳感器6的豎向間距Ho，兩者的壓力測(cè)量差值為△ Po，通過Ho和ΔPo實(shí)時(shí)計(jì)算連通管內(nèi)液體的密度P= APoAg Ho)，可以隨溫度的變化補(bǔ)償液體密度，其中g(shù)為橋址處的重力加速度。
[0027]以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種大跨度橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0028]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大跨度橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括:基準(zhǔn)箱、連通管、壓力傳感器、屏蔽雙絞線和高速同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備，所述基準(zhǔn)箱外部通過連通管連接2個(gè)溫度補(bǔ)償壓力傳感器，所述壓力傳感器設(shè)置多個(gè)，其高壓側(cè)與連通管的開口相連，低壓側(cè)與大氣相連，所述屏蔽雙絞線將多個(gè)壓力傳感器與高速同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大跨度橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力傳感器為高精度電容式差壓變送器，其參考精度為0.05%,更新速率每秒大于20次，在6米測(cè)點(diǎn)高差時(shí)，撓度測(cè)量精度為0.5毫米。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大跨度橋梁撓度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述高速同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備采用24位高精度同步數(shù)據(jù)采集儀，采樣精度為0.01%，采樣頻率多10f5，f5*橋梁的第5階豎向頻率，高速同步數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過以太網(wǎng)和/或GPRS和/或3G和/或4G方式與上位機(jī)通訊。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK205679219SQ201620185889
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年3月10日 公開號(hào)201620185889.X, CN 201620185889, CN 205679219 U, CN 205679219U, CN-U-205679219, CN201620185889, CN201620185889.X, CN205679219 U, CN205679219U
【發(fā)明人】陳少文, 王甲辰, 周呈強(qiáng), 魏斌, 吳益林, 許肇峰, 王勇平, 林志春, 陳科強(qiáng), 何惟煌, 王強(qiáng)
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