CN111855246A - 一种用于测量桥梁振动位移的车载传感装置及测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于桥梁结构振动测试技术领域，涉及一种用于测量桥梁振动位移的车载传感装置及测量方法。本发明的用于测量桥梁振动位移的车载传感装置包括力平衡式振动传感器、双向倾角传感器、传感器连接壳、激光位移传感器、圆水准器、传感平台、连接柱。本发明实现了车辆移动在不同位置时，对桥梁局部区域多点振动的测量，避免了在桥梁上安装传感器，可移动式的对桥梁振动进行车载测量。

Description

一种用于测量桥梁振动位移的车载传感装置及测量方法
技术领域
本发明属于桥梁结构振动测试技术领域，涉及一种用于测量桥梁振动位移的车载传感装置及测量方法。
背景技术
桥梁定期检测是保障桥梁安全的有效手段，桥梁振动测试是桥梁定期检测的一项重要内容，可获取桥梁的模态参数，例如频率、阻尼比、振型，对比不同时期的模态参数，可发现桥梁结构动力特性的异同，从而发现异常，提前进行维护措施。
传统动力测试方法有力锤敲击桥梁、跳车实验和行车实验等，力锤敲击是通过人力操作，使力锤砸向桥面，通过提前安置在桥梁上的传感器来获取桥梁振动信息；跳车实验是检测人员驾驶重车，通过桥梁上临时摆放的木楔，使车辆跳动，从而驱动桥梁振动，安置在桥梁的传感器来采集振动信息；行车实验是通过检测人员驱车行驶过桥，并在行驶之前提前安置传感器于桥梁上，传感器在行车期间，获取振动信号。以上的方法在获取振动信息后，利用模态参数识别方法获取可反映结构动力特性的模态参数，从而可比较异常，决策维护。
然而，传统方法需要提前布设传感器，从而导致两个方面的问题：第一，传感器安装、布线、保护等工序占用大量的人力资源和时间成本；第二，传感器一旦完成安装，将固定不动；第三，全桥测试时需增加测点数量，或拆掉已安装的传感器，换位置进行重新安装。这两方面问题使得传统的动力测试方式效率低、成本高，因此，寻找一种便于桥梁振动测试的传感装置是十分必要的。
发明内容
本发明的目的是开发车载传感装置，实现桥梁振动的快速测量，重点是如何通过车载传感器的方式获取桥梁振动信息的问题。
本发明的技术方案：
一种用于测量桥梁振动位移的车载传感装置，包括力平衡式振动传感器1、双向倾角传感器2、传感器连接壳3、激光位移传感器4、圆水准器5、传感平台6和连接柱7；
所述的力平衡式振动传感器1用于测量位移、速度和加速度；
所述的传感器连接壳3为一表面坚硬内部空心的外壳，其嵌入式连接于传感平台6，且传感平台6上具有多个传感器连接壳3，构成阵列；
所述的传感平台6的上表面通过连接柱7固定连接于车辆8；
所述的力平衡式振动传感器1和激光位移传感器4分别固定连接于传感器连接壳3的上下表面，双向倾角传感器2内置且固定于传感器连接壳3内部，圆水准器5固定在传感器连接壳3上。
本发明的有益效果：实现了车辆移动在不同位置时，对桥梁局部区域多点振动的测量，避免了在桥梁上安装传感器，可移动式的对桥梁振动进行车载测量。
附图说明
图1是传感平台阵列示意图。
图2是传感器位置关系示意图。
图3是传感平台与车辆连接示意图。
图4是传感平台与路面的几何关系示意图。
图中：1力平衡式振动传感器；2双向倾角传感器；3传感器连接壳；4激光位移传感器；5圆水准器；6传感平台；7连接柱；8车辆；9桥面。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
一种用于测量桥梁振动位移的车载传感装置，主要由力平衡式振动传感器1、双向倾角传感器2、传感器连接壳3、激光位移传感器4、圆水准器5、传感平台6、连接柱7。
测试前，将力平衡式振动传感器1、双向倾角传感器2、传感器连接壳3、激光位移传感器4连接为一体，并嵌入式安装于传感平台6上，形成阵列，调节圆水准器5，使气泡居中，保证传感器安装的水平方向与传感平台6一致，通过连接柱7将传感平台6与车辆8固定连接。
一种使用车载传感装置测量桥梁振动位移的方法，步骤如下：
车辆在桥上行驶到某区域时，桥面9与车辆8将产生振动，车辆8随着桥面9的线型产生倾斜，如图4所示，激光位移传感器4测试获得距离为d，力平衡式振动传感器1的运动位移为D，双向倾角传感器2的两个方向测量角度分别为αx和αy，桥面9箭头方向运动位移为δ，该位移是未知量，通过下式获得：
δ＝(D-d)cosαxcosαy
从而求得桥梁振动位移，实现车载的方式测量桥梁振动，避免传感安装与多点布设。

Claims (2)

1.一种用于测量桥梁振动位移的车载传感装置，其特征在于，该用于测量桥梁振动位移的车载传感装置包括力平衡式振动传感器(1)、双向倾角传感器(2)、传感器连接壳(3)、激光位移传感器(4)、圆水准器(5)、传感平台(6)和连接柱(7)；
所述的力平衡式振动传感器(1)用于测量位移、速度和加速度；
所述的传感器连接壳(3)为一表面坚硬内部空心的外壳，其嵌入式连接于传感平台(6)，且传感平台(6)上具有多个传感器连接壳(3)，构成阵列；
所述的传感平台(6)的下表面通过连接柱(7)固定连接于车辆(8)；
所述的力平衡式振动传感器(1)和激光位移传感器(4)分别固定连接于传感器连接壳(3)的上下表面，双向倾角传感器(2)内置且固定于传感器连接壳(3)内部，圆水准器(5)固定在传感器连接壳(3)上。
2.一种使用车载传感装置测量桥梁振动位移的方法，其特征在于，步骤如下：
车辆在桥上行驶到某区域时，桥面(9)与车辆(8)将产生振动，车辆(8)随着桥面(9)的线型产生倾斜，激光位移传感器(4)测试获得距离为d，力平衡式振动传感器(1)的运动位移为D，双向倾角传感器(2)的两个方向测量角度分别为αx和αy，桥面(9)箭头方向运动位移为δ，该位移是未知量，通过下式获得：
δ＝(D-d)cosαxcosαy
从而求得桥梁振动位移，实现车载的方式测量桥梁振动，避免传感安装与多点布设。
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