CN105115588A - 一种激光测距监测大桥振动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光测距监测大桥振动方法，属于土木工程领域，应用于结构安全健康监测行业。本发明采用安装在桥塔等相对固定位置上激光测距传感器,对大桥表面进行动态测距.当大桥发生振动时.大桥发生晃动,他们之间的距离也发生相对的变化,因为桥塔等处相对稳固,振动比桥面要小得多,通过动态测试桥体和桥面之间相对距离变化,得到桥面的振动频率和幅度.他的变化的周期,为大桥的振动频率.通过大桥的摆动数据,得到大桥的晃动幅度,根据这个晃动的幅度,和频率.及时了解大桥的安全状态。

Description

一种激光测距监测大桥振动方法

技术领域

本发明涉及一种激光测距监测大桥振动方法，属于土木工程领域，应用于结构安全健康监测行业。

背景技术

现有技术：以知的桥梁的振动监测,采用振动类传感器贴在大桥的表面,接收大桥振动信号.由于大桥振动频率低,一般为几赫兹以下.接收到的振动信号较弱.容易受到风声等外界振动和声音的干扰,难以采集到真正的大桥振动信号,并且接收的信号只有相对幅度的大小,而不是大桥的实际摆动幅度.不能判断大桥摆动是否超出范围.也就不能得知大桥是否安全。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种激光测距监测大桥振动方法。

已知大桥测试振动的方法,采用的振动类传感器,将机械振动转换为电信号.但振动频率低,为几赫兹到零点几赫兹,导致接收灵敏度低,容易受到外界的声音干扰,比如外界声音的干扰,难以提取.且获取的振动信号只有相对大小,只能知道大桥是否在振动,不能得知大桥实际摆动幅度,也就不能判断大桥是否安全.本发明采用激光测距离方法,动态测试桥面的摆动和幅度.可以定性的分析大桥的摆动的频率和幅度大小.准确的确定大桥的健康状态。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种激光测距监测大桥振动方法，在固定位置上安装激光测距传感器,对大桥表面利用相位法进行动态测距；

通过动态测试桥体和桥面之间相对距离变化,得到大桥的振动频率和晃动幅度数据,数据通过DTU发送给电脑保存数据；同时对比设置的振动幅度的阀值；当测得的幅度值大于阀值时,通过DTUGPRS模块发送信息予以处理。

内部激光对准大桥中部PVC激光反射板,发射激光，PVC板和激光保持相对垂直激光振动采集仪采用相位法测距。

激光发射频率进行调制，调制范围为20-80MHZ,差频信号锁相环信号与激光发射频率之差，为激光计数脉冲频率范围为20-100MHZ。

测试的相位精度计算公式为1/2(C/F1)*(F2/F3)；

1/2激光传输距离为实际距离的1/2；

C:为光速；

F1:为激光调制的频率；

F2:为差频信号的频率；

F3:为计数脉冲。

激光测距离模块连续对距离进行采集；

采集到的连续距离数据发送给微处理器；

微处理器对采集的距离,进行滤波和FFT变换处理，得到振动的频率和振动幅度。

振动的频率和振动幅度通过无线模块DTU发送给电脑保存数据，当振动幅度超过预警值时,处理器通过无线模块DTUGPRS短信模式进行警告。

本发明采用安装在桥塔等相对固定位置上激光测距传感器,对大桥表面进行动态测距.当大桥发生振动时.大桥发生晃动,他们之间的距离也发生相对的变化,因为桥塔等处相对稳固,振动比桥面要小得多,通过动态测试桥体和桥面之间相对距离变化,得到桥面的振动频率和幅度.他的变化的周期,为大桥的振动频率.通过大桥的摆动数据,得到大桥的晃动幅度,根据这个晃动的幅度,和频率.及时了解大桥的安全状态.

将这个频率和幅度的数据通过DTU发送给电脑保存数据.同时对比设置的振动幅度的阀值.当测得的幅度值大于阀值时,通过DTUGPRS模块发送信息给相关责任人处理.

本发明的有益效果：

本发明不但解决测试大桥自身振动频率难以测试的问题,而且能定量的测试大桥的振动频率,可以实时准确的检测大桥的振动幅度和频率,便于准确的了解大桥的安全状态,对大桥异常现象及时报告责任人,防止大桥因为振幅度过大而出现破化性事件。

附图说明

图1为本发明的测试系统示意图；

图2为本发明激光大桥振动测试中激光振动采集仪的内部功能图。

具体实施方式

下面结合附图1、2对本发明进行详细描述：

激光振动采集仪1.1固定在大桥的桥塔上,内部激光对准大桥中部1.2PVC激光反射板,发射激光.PVC板和激光保持相对垂直.激光振动采集仪1.1采用相位法测距,激光发射器采用三菱公司的1016-R激光器,探测器采用GT-102硅PIN光电管.发射部分采用直接光调制,40Mhz信号直接叠加,对激光进行调制.这样可一次产生一个光尺,光尺的长度为:

光尺的长度为L=1/2(C/F1)

L:光尺的长度

C:为光速

F1:为激光调制的频率40MHZ

得L=3.75米

因为大桥的振动幅度并不大,不会超过光尺的幅度,所以3.75米的光尺能够记录激光的强度.桥塔和大桥之间3.75米的整数倍的距离,可以忽略

锁相环产生40.01Mhz信号,作为回波混频信号,40Mhz回波和40.01Mhz的波进行混频,得到差频信号,0.01Mhz的频率.使用50Mhz的频率对差频信号进行计数,50/0.01等于5000个,相位精度为1/5000.

测试的精度为1/2(C/F1)*(F2/F3)

1/2激光传输距离为实际距离的1/2

C:为光速

F1:为激光调制的频率40MHZ

F2:为差频信号的频率0.01Mhz

F3:为计数脉冲50Mhz.

带入得,精度0.00075米即0.75毫米,满足大桥振动测试的精度要求.

激光测距离模块2.1连续对距离进行采集.采集到的连续距离数据.发送给处理器2.3.处理器2.3,对采集的距离,进行滤波和FFT变换处理.得到振动的频率和振动幅度。

振动的频率和振动幅度.通过无线模块DTU发送给电脑保存数据.当振动幅度超过预警值时,处理器2.3通过无线模块DTU2.2GPRS短信直接间报告给相关工作人员.通知相关人员处理。

Claims (6)

1.一种激光测距监测大桥振动方法，其特征在于，在固定位置上安装激光测距传感器,对大桥表面利用相位法进行动态测距；

通过动态测试桥体和桥面之间相对距离变化,得到大桥的振动频率和晃动幅度数据,数据通过DTU发送给电脑保存数据；同时对比设置的振动幅度的阀值；当测得的幅度值大于阀值时,通过DTUGPRS模块发送信息予以处理。

2.根据权利要求书1所述的一种激光测距监测大桥振动方法，其特征在于：内部激光对准大桥中部(1.2)PVC激光反射板,发射激光，PVC板和激光保持相对垂直激光振动采集仪(1.1)采用相位法测距。

3.根据权利要求书1所述的一种激光测距监测大桥振动方法，其特征在于：激光发射频率进行调制，调制范围为20-80MHZ,差频信号锁相环信号与激光发射频率之差，为激光计数脉冲频率范围为20-100MHZ。

4.根据权利要求书1所述的一种激光测距监测大桥振动方法，其特征在于：

测试的相位精度计算公式为1/2(C/F1)*(F2/F3)；

1/2激光传输距离为实际距离的1/2；

C:为光速；

F1:为激光调制的频率；

F2:为差频信号的频率；

F3:为计数脉冲。

5.根据权利要求书1所述的一种激光测距监测大桥振动方法，其特征在于：

激光测距离模块(2.1)连续对距离进行采集；

采集到的连续距离数据发送给微处理器(2.3)；

微处理器(2.3)对采集的距离,进行滤波和FFT变换处理，得到振动的频率和振动幅度。

6.根据权利要求书1所述的一种激光测距监测大桥振动方法，其特征在于：振动的频率和振动幅度通过无线模块DTU发送给电脑保存数据，当振动幅度超过预警值时,处理器(2.3)通过无线模块DTU(2.2)GPRS短信模式进行警告。