CN104089602A - 一种利用光纤光栅压差计测量动态挠度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用光纤光栅压差计测量动态挠度的方法，通过一组液体连通管将各个光纤光栅压差计测量面连通，通过各个光纤光栅压差计与所述液体连通管的液面的液位差获得压强数据，并将压强数据转换成各压差计之间的高度差，根据所述光纤光栅压差计测量到的各光纤光栅压差计之间的高度差变化获得动态的挠度变化数据。与现有技术相比，本发明具有测量准确、快速、可靠等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种动态挠度的测量方法，尤其是涉及一种利用光纤光栅压差计测量动态挠度的方法。
背景技术
动态挠度的测量是土木结构、地质灾害测量的重要数据依据，特别是桥梁、钢结构，挠度与结构的荷载能力有密切的关系，对于评估其结构安全性有重要的意义。
常用的挠度测量方法有悬锤法、水准仪测量方法，但是这些只能实现静态的测量，静态的数据不能反应动态的力学特性，因此，测量动态的挠度参数是十分重要的参数。对于静力水准仪测量挠度的方法，是通过连通管将各测点的静力水准仪连通，连通管内部的液体通过一个测点的液体流动而保持一个相同高度的液面，由于水流的速度和水面震荡的关系，形成平衡需要较长的时间，所以职能实现静态的挠度测量。
压力波传播速度很快，连通管内部只要液位发生变化，压力会以压力波的形式迅速传递到连通管的各处。因此，如果通过测量压力波的方式测量挠度变化，可以实现动态的挠度测量。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用光纤光栅压差计测量动态挠度的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种利用光纤光栅压差计测量动态挠度的方法，其特征在于，通过一组液体连通管将各个光纤光栅压差计测量面连通，通过各个光纤光栅压差计与所述液体连通管的液面的液位差获得压强数据，并将压强数据转换成各压差计之间的高度差，根据所述光纤光栅压差计测量到的各光纤光栅压差计之间的高度差变化获得动态的挠度变化数据。
所述的液体连通管内部充满液体，有且只有一个液面与大气连通，并在液体连通管上设有排气阀门，将液体连通管内的气体排出，使液体连通管内部没有气泡残留。
所述的光纤光栅压差计内部与大气连通，并且在光纤光栅压差计与液体接触面设置有温度传感器，通过测量液体的温度，用于补偿温度导致的液位差与压强差转换误差。
所述的光纤光栅压差计设有2个及以上同时工作，利用各个光纤光栅压差计之间测量相对液位变化数据。
各个光纤光栅压差计之间测量数据为时钟同步数据。
所述的光纤光栅压差计测量动态相对液位变化数据，相对液位变化产生的压强变化通过压力波传递，而不需要液体流动。
本发明利用具有动态测量特性的光纤光栅压差计通过快速传递的压力波测量挠度，温度会导致光纤光栅压差计的零点漂移，温度也会导致液体的密度发生变化从而影响液位测量精度；通过温度传感器测量液体的温度(即光纤光栅压差计的环境温度)，实现对液体和光纤光栅压差计进行温度补偿。连通管内部的气泡会影响压力波传播速度，也会影响压力的传递精度。同时，液体连通管内部的液体流动也会影响测量的压力波传递压力的精度，因此，液体连通管在安装完成后有且只有一个液面与大气连通。光纤光栅压差计内部与大气连通，并与连通管液面处于相同的大气环境。挠度测量是一个测点相对与另外一个测点之间的挠度变化，并且是动态挠度变化，其中至少有一个作为挠度测量的基准点，所以，各光纤光栅压差计之间要实现动态的时钟同步。
本发明设置有连通管，连通管内部的气泡会影响压力波传播速度，也会影响压力的传递精度，因此，在连通管上设置有排气孔，用于将连通管内部的气体排除。
本发明设置有一个与大气连通的液面，并且只有唯一的一个液面与大气连通，测量的过程中，液体不能在液体连通管内部流动。
本发明采用的是具有动态性能的光纤光栅压差计，只有动态的光纤光栅压差计才能采集到动态的压力差变化；同时对动态的压强数据进行时钟同步。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一，本发明利用压力波实现动态的挠度测量。
二，本发明利用光纤光栅压差计进行液体压强测量，实现远距离无源测试。
三，本发明设置的液体连通管只有一个液面与大气连同，液体不能在液体连通管内部流动，为压力波快速准确传递提供可靠条件。
四，本发明设置有排气孔，用于排除液体连通管内部的气泡，为压力波快速准确传递提供可靠条件。
五，本发明设置有温度传感器，用于补偿光纤光栅压差计和液体受到的温度干扰，为准确测量提供可靠条件。
附图说明
图1为利用光纤光栅压差计测量动态挠度的方法结构示意图；
图2为光纤光栅压差计内部大气连同管、温度传感器结构布置图；
图3为本发明光纤光栅压差计安装在水管内的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种利用光纤光栅压差计测量动态挠度的方法，如图3所示，在待检测水管1内安装2个以上的光纤光栅压差计2，各光纤光栅压差计2通过光缆8连接解调仪9；
如图1所示，通过一组液体连通管3将各个光纤光栅压差计2测量面连通，液体连通管3内部充满液体，有且只有一个液面与大气A连通，并在液体连通管3上设有排气阀门4，将液体连通管3内的气体排出，使液体连通管内部没有气泡残留。
如图2所示，所述的光纤光栅压差计2内部通过连通孔5与大气连通，并且在光纤光栅压差计2与液体接触面设置有温度传感器6，通过信号线7测量液体的温度，用于补偿温度导致的液位差与压强差转换误差。
测量时，通过各个光纤光栅压差计2与所述液体连通管3的液面的液位差获得压强数据，并将压强数据转换成各压差计之间的高度差，根据所述光纤光栅压差计测量到的各光纤光栅压差计之间的高度差变化获得动态的挠度变化数据。其中多个光纤光栅压差计同时工作，利用各个光纤光栅压差计之间测量相对液位变化数据。各个光纤光栅压差计之间测量数据为时钟同步数据。所述的光纤光栅压差计测量动态相对液位变化数据，相对液位变化产生的压强变化通过压力波10传递，而不需要液体流动。
Claims (6)
1.一种利用光纤光栅压差计测量动态挠度的方法，其特征在于，通过一组液体连通管将各个光纤光栅压差计测量面连通，通过各个光纤光栅压差计与所述液体连通管的液面的液位差获得压强数据，并将压强数据转换成各压差计之间的高度差，根据所述光纤光栅压差计测量到的各光纤光栅压差计之间的高度差变化获得动态的挠度变化数据。
2.根据权利要求1所述的一种利用光纤光栅压差计测量动态挠度的方法，其特征在于，所述的液体连通管内部充满液体，有且只有一个液面与大气连通，并在液体连通管上设有排气阀门，将液体连通管内的气体排出，使液体连通管内部没有气泡残留。
3.根据权利要求1所述的一种利用光纤光栅压差计测量动态挠度的方法，其特征在于，所述的光纤光栅压差计内部与大气连通，并且在光纤光栅压差计与液体接触面设置有温度传感器，通过测量液体的温度，用于补偿温度导致的液位差与压强差转换误差。
4.根据权利要求1所述的一种利用光纤光栅压差计测量动态挠度的方法，其特征在于，所述的光纤光栅压差计设有2个及以上同时工作，利用各个光纤光栅压差计之间测量相对液位变化数据。
5.根据权利要求4所述的一种利用光纤光栅压差计测量动态挠度的方法，其特征在于，各个光纤光栅压差计之间测量数据为时钟同步数据。
6.根据权利要求1所述的一种利用光纤光栅压差计测量动态挠度的方法，其特征在于，所述的光纤光栅压差计测量动态相对液位变化数据，相对液位变化产生的压强变化通过压力波传递，而不需要液体流动。
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