CN114234782A - 一种桥梁结构位移测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

一种桥梁结构位移测量装置及测量方法，测量装置包括嵌套设置的外套筒和内芯，沿外套筒的筒壁间隔开设若干个贯穿至内部的位移测量孔洞，每个位移测量孔洞中安装一个pogopin弹簧探针，每个探针连接一个指示灯的正极，指示灯的负极连接在第一导电金属体上；内芯包括内芯管体，内芯管体的底部设置电池仓，内芯管体的底面固定有电池仓负极导电体，电池仓负极导电体上设置电池仓弹簧，电池仓弹簧与第二导电金属体之间设置电池；电池仓负极导电体同时包覆内芯管体底面的内外两侧表面，内芯管体底面的外侧表面与外套筒底面的内侧表面之间电连接。本发明测量装置结构简单、便携性较佳，可用于狭小空间内的测量，读数方便，在复杂环境下易于观察。

Description

一种桥梁结构位移测量装置及测量方法

技术领域

本发明属于桥梁工程测量技术领域，具体涉及一种桥梁结构位移测量装置及测量方法。

背景技术

在桥梁的设计、实验、施工、检测、运营以及养护的各个阶段，都要进行桥梁结构的各项测量工作，因此桥梁测量的内容不同、方法多样。桥梁位移测量装置就是对桥梁的位移变化进行观测，为技术人员提供用于确定桥梁结构安全的判断依据，同时也对施工以及监控人员起到一定的警示作用，以避免建设过程中的安全隐患，确保桥梁的顺利建成，达到设计时的强度及运营时期的安全使用。现有的桥梁位移装置大多都结构精密复杂，并容易受外界环境和人为因素影响，导致出现较大的误差，稳定性较差。有的甚至需要在现场搭建临时支架才可进行测量，操作受限。整体装置尺寸较大，需要外接电源及较多配件，不易携带，操作空间要求较大。测量结果的观察不够直观方便，在高空等复杂环境下记录数据较为困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁结构位移测量装置及测量方法，针对解决现有桥梁位移测量装置的结构过于精密复杂、稳定性与便携性差、需要外接电源及各类配件、结果不够直观方便的问题。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种桥梁结构位移测量装置，包括嵌套设置的外套筒和内芯，沿外套筒的筒壁间隔开设若干个贯穿至内部的位移测量孔洞，在每个位移测量孔洞中安装一个pogo pin弹簧探针，每个pogo pin弹簧探针连接一个指示灯的正极，由外套筒底面的内侧表面延伸至筒壁的外表面设置第一导电金属体，指示灯的负极连接在第一导电金属体上；所述的内芯包括内芯管体，内芯管体的底部侧壁开口形成电池仓，由电池仓的顶面延伸至内芯管体的外表面设置第二导电金属体，内芯管体的底面固定有电池仓负极导电体，电池仓负极导电体上设置电池仓弹簧，电池仓弹簧与第二导电金属体之间设置电池；所述的电池仓负极导电体同时包覆内芯管体底面的内外两侧表面，内芯管体底面的外侧表面与外套筒底面的内侧表面之间电连接。

作为本发明桥梁结构位移测量装置的一种优选方案，所述的第一导电金属体、第二导电金属体以及电池仓负极导电体均采用铜箔制成。

作为本发明桥梁结构位移测量装置的一种优选方案，所述的指示灯采用发光二极管，发光二极管的正负极分别与pogo pin弹簧探针和第一导电金属体采用锡焊的方式连接。

作为本发明桥梁结构位移测量装置的一种优选方案，所述的外套筒以及内芯管体均采用PVC管。

作为本发明桥梁结构位移测量装置的一种优选方案，所述的电池仓负极导电体位于内芯管体底面的外侧表面部分与第一导电体位于外套筒底面的内侧表面部分通过导电弹簧或导线进行电连接。

作为本发明桥梁结构位移测量装置的一种优选方案，第一导电金属体和第二导电金属体与外套筒的筒壁和内芯管体的外表面贴合的部分为弧面，所述pogo pin弹簧探针和第二导电金属体的长端位于同一侧，通过导电弹簧或导线实现指示灯的连续导通，或者，所述pogo pin弹簧探针和第二导电金属体的短端位于同一侧，通过导电弹簧或导线实现指示灯的单个导通。

作为本发明桥梁结构位移测量装置的一种优选方案，内芯管体的底面圆加工削除部，或者通过绝缘物覆盖，或者在内芯管体的底面圆开孔并使池仓负极导电体由此孔穿过，从而增大电池仓负极导电体与筒壁内表面的距离。

本发明还提供一种基于所述的桥梁结构位移测量装置的测量方法，包括以下步骤：

使内芯随桥梁结构的位移而在外套筒当中进行移动，当第二导电金属体与外套筒内壁的pogo pin弹簧探针接触时，电路被接通，相应指示灯被点亮；

根据被点亮的指示灯获取桥梁结构的位移量。

作为本发明测量方法的一种优选方案，旋转外套筒和内芯，使所述pogo pin弹簧探针和第二导电金属体的长端位于同一侧，通过导电弹簧或导线实现指示灯的连续导通，同一时刻多个指示灯被点亮；或者，使所述pogo pin弹簧探针和第二导电金属体的短端位于同一侧，通过导电弹簧或导线实现同一时刻单个指示灯被导通点亮。

相较于现有技术，本发明至少具有如下的有益效果：将内芯顶部与桥梁结构相接触，随着桥梁结构一起进行位移，通过内芯上覆盖的第二导电金属体接触到外套筒内壁不同位置的pogo pin弹簧探针，从而接通电路，相应指示灯被点亮。本发明位移测量装置的位移测量孔洞间距能够根据测量需求灵活调整。本发明测量装置的整体结构简单可靠、稳定性好、部件制作成本低廉，且易于加工。将电池、两种电路及指示灯进行集成化设计，在可测量的范围内缩小尺寸，且无需外接电源，极大的提高了其便携性，可用于狭小空间内的测量。通过观察指示灯可直观形象的得到测量结果，读数简单方便，在复杂环境下易于观察。

进一步的，本发明电池仓负极导电体位于内芯管体底面的外侧表面部分与第一导电体位于外套筒底面的内侧表面部分通过导电弹簧或导线进行电连接，弹簧起到导电及自复位作用，也可将其更换为导线，采用内芯顶部与桥梁结构进行粘结的方式，实现位移测量的功能，同时可排除弹簧的弹性刚度参与结构受力的影响。

进一步的，本发明内芯可以随桥梁结构向下移动测得其正向位移，也可在导电弹簧预压后自复位的作用下随桥梁结构向上移动测得反向位移，实现双向测量的功能。

进一步的，本发明第一导电金属体和第二导电金属体与外套筒的筒壁和内芯管体的外表面贴合的部分为弧面，pogo pin弹簧探针和第二导电金属体的长端位于同一侧，通过导电弹簧或导线实现指示灯的连续导通，或者，pogo pin弹簧探针和第二导电金属体的短端位于同一侧，通过导电弹簧或导线实现指示灯的单个导通。操作过程中，扭转内芯至指定位置，可将电路切换为串联电路或并联电路，从而点亮单个指示灯或部分指示灯，本发明测量装置显示模式的切换灵活方便。

进一步的，本发明指示灯亦可由不同颜色的发光二极管组成，使测量结果更为明显。

附图说明

图1本发明桥梁结构位移测量装置整体结构示意图；

图2(a)本发明桥梁结构位移测量装置结构正面示意图；

图2(b)本发明桥梁结构位移测量装置结构侧面示意图；

图3本发明桥梁结构位移测量装置整体结构剖视图；

图4本发明桥梁结构位移测量装置拆分结构示意图；

图5本发明第一导电金属体立体结构示意图；

图6本发明第二导电金属体立体结构示意图；

图7本发明电池仓负极导电体立体结构示意图；

图8本发明pogo pin弹簧探针的结构正视图；

图9本发明外套筒的结构示意图；

图10本发明内芯的结构示意图；

图11(a)本发明桥梁结构位移测量装置显示模式一电路连接示意图；

图11(b)本发明桥梁结构位移测量装置显示模式一装配结构透视示意图；

图12(a)本发明桥梁结构位移测量装置显示模式二电路连接示意图；

图12(b)本发明桥梁结构位移测量装置显示模式二装配结构透视示意图；

1-外套筒；2-内芯；3-指示灯；4-pogo pin弹簧探针；5-筒壁；6-第一导电金属体；7-第二导电金属体；8-内芯管体；9-电池；10-电池仓弹簧；11-电池仓负极导电体；12-导电弹簧；

A-第二导电金属体长端；B-第二导电金属体短端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1，图3，本发明提出一种桥梁结构位移测量装置，包括嵌套设置的外套筒1和内芯2，沿外套筒1的筒壁5间隔开设若干个贯穿至内部的位移测量孔洞，在每个位移测量孔洞中安装一个pogo pin弹簧探针4，每个pogo pin弹簧探针4连接一个指示灯3的正极，由外套筒1底面的内侧表面延伸至筒壁5的外表面设置第一导电金属体6，指示灯3的负极连接在第一导电金属体6上。指示灯3采用发光二极管，发光二极管的颜色可相同也可不同，发光二极管的正负极分别与pogo pin弹簧探针4和第一导电金属体6采用锡焊的方式连接，外套筒1的结构如图9所示。内芯2包括内芯管体8，内芯管体8的底部侧壁开口形成电池仓，由电池仓的顶面延伸至内芯管体8的外表面设置第二导电金属体7，内芯管体8的底面固定有电池仓负极导电体11，电池仓负极导电体11上设置电池仓弹簧10，电池仓弹簧10与第二导电金属体7之间设置电池9，电池仓负极导电体11同时包覆内芯管体8底面的内外两侧表面，内芯2的结构如图10所示。本发明测量装置电池仓负极导电体11位于内芯管体8底面的外侧表面部分与第一导电体6位于外套筒1底面的内侧表面部分通过导电弹簧12或导线进行电连接。其中，内芯管体8底面的外侧表面与外套筒1底面的内侧表面之间通过导电弹簧12支撑的结构如图3所示。在一种优选的实施例当中，本发明测量装置的第一导电金属体6、第二导电金属体7以及电池仓负极导电体11均采用铜箔制成。外套筒1以及内芯管体8均采用PVC管。第一导电金属体6和第二导电金属体7分别与外套筒1的筒壁5和内芯管体8的外表面贴合的部分为弧面，且第二导电金属体7的底部为圆盖型结构，圆盖型结构的侧面一部分向上延伸，其圆盖型结构的长度较短，延伸上去的侧面较长，故圆盖型结构为第二导电金属体7的短端，圆盖型结构延伸上去的侧面为第二导电金属体7的长端。参见图11(a)及图11(b)，pogo pin弹簧探针4和第二导电金属体7的长端位于同一侧，通过导电弹簧12或导线实现指示灯3的连续导通，或者，参见图12(a)及图12(b)，pogo pin弹簧探针4和第二导电金属体7的短端位于同一侧，通过导电弹簧12或导线实现指示灯3的单个导通。内芯管体8的底面圆加工削除部，或者通过绝缘物覆盖，或者在内芯管体8的底面圆开孔并使池仓负极导电体11由此孔穿过，从而增大电池仓负极导电体11与筒壁5内表面的距离。

结合图4至图8，进一步说明上述各部分的装配形式。

外套筒1的装配方式为：在筒壁5的预留孔洞处安装pogo pin弹簧探针4，如图5所示，第一导电金属体6的一端穿过筒壁5下部预留孔洞，固定在筒壁5内最底部，用以接触导电弹簧12的底端，其余部分按图5所示覆盖并固定于筒壁5的外表面。采用锡焊的方式将发光二极管的正极焊于pogo pin弹簧探针4，负极焊于第一导电金属体6上。

内芯2的装配方式为：电池仓负极导电体11的一端覆盖并固定在内芯管体8内侧最底部，电池仓弹簧10采用锡焊的方式焊接于电池仓负极导电体11上，组成电池仓的负极，电池仓负极导电体11的另一端固定在内芯管体8外侧最底部，用以接触导电弹簧12的顶端。第二导电金属体7的一端固定于电池仓的顶端，组成电池仓的正极，其余部分按图6所示覆盖并固定于内芯管体8的外表面。

导电弹簧12放置于外套筒1的内部，两端分别与电池仓负极导电体11及第一导电金属体6相接触，作用为接通电路以及使内芯2复位。通过简化结构和部件，采用集成化设计，尺寸小，成本低廉且极易携带，可用于狭小空间，延长装置时配件简单。

内芯2随桥梁结构的位移而在外套筒1内部进行移动，当第二导电金属体7与外套筒1内壁的pogo pin弹簧探针4接触时，电路被接通，点亮指示灯3。将导电弹簧12更换为导线，也可进行双向位移测量，用途多样，适用性强。

本发明桥梁结构位移测量装置共有两种显示模式，当内芯2在外套筒1内移动时，模式一表现为多个指示灯被点亮，模式二表现为单个指示灯被点亮。自带纽扣电池供电，无需外接电源。可根据测量需求灵活选择显示模式，测量结果直观形象，读数与切换方法简单方便。

模式一的切换方法为：转动内芯2直至pogo pin弹簧探针4和第二导电金属体7的长端位于同一侧，电路切换为并联电路。此时电路中电流从电池9的正极流出，依次经过第二导电金属体7、所有与第二导电金属体7接触的pogo pin弹簧探针4、指示灯3、第一导电金属体6、导电弹簧12、电池仓负极导电体11、电池仓弹簧10，最终回到电池9的负极。

模式二的切换方法为：转动内芯2直至pogo pin弹簧探针4和第二导电金属体7的短端位于同一侧，电路切换为串联电路。此时电路中电流从电池9的正极流出，依次经过第二导电金属体7、与第二导电金属体7接触的pogo pin弹簧探针4、指示灯3、第一导电金属体6、导电弹簧12、电池仓负极导电体11、电池仓弹簧10，最终回到电池9的负极。

为避免铜箔11最靠近外套筒1内壁的区域与pogo pin弹簧探针距离过近，导致相互接触，出现电路故障的情况，本实施例为将内芯管体8底面圆的圆形区域削除一部分，使距离增大，避免相互接触。亦可采用绝缘物覆盖以及在圆形区域上开孔，使电池仓负极导电体11通过此孔从内芯管体8内部穿过，避免其与pogo pin弹簧探针4的接触。

本发明另一实施例给出一种所述桥梁结构位移测量装置的测量方法，包括以下步骤：

使内芯2随桥梁结构的位移而在外套筒1当中进行移动，当第二导电金属体7与外套筒1内壁的pogo pin弹簧探针4接触时，电路被接通，相应指示灯3被点亮；

根据被点亮的指示灯3获取桥梁结构的位移量。

上述测量方法可以选择两种指示灯显示模式，旋转外套筒1和内芯2，使所述pogopin弹簧探针4和第二导电金属体7的长端位于同一侧，通过导电弹簧12或导线实现指示灯3的连续导通，同一时刻多个指示灯3被点亮；或者，使所述pogo pin弹簧探针4和第二导电金属体7的短端位于同一侧，通过导电弹簧12或导线实现同一时刻单个指示灯3被导通点亮。

根据本发明的上述具体实施方式，试验模拟各项功能正常，效果可达到设计预期。需要说明的是，上述实施方式为本发明的较佳实施方式，并不用以限制本发明。技术人员可根据本发明的原理、构思及实施方式，在对应的技术范围之内做出修改和改进，或者对本发明的部分技术特征进行等同替换，所作的修改、等同替换、改进等也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种桥梁结构位移测量装置，其特征在于：包括嵌套设置的外套筒(1)和内芯(2)，沿外套筒(1)的筒壁(5)间隔开设若干个贯穿至内部的位移测量孔洞，在每个位移测量孔洞中安装一个pogo pin弹簧探针(4)，每个pogo pin弹簧探针(4)连接一个指示灯(3)的正极，由外套筒(1)底面的内侧表面延伸至筒壁(5)的外表面设置第一导电金属体(6)，指示灯(3)的负极连接在第一导电金属体(6)上；所述的内芯(2)包括内芯管体(8)，内芯管体(8)的底部侧壁开口形成电池仓，由电池仓的顶面延伸至内芯管体(8)的外表面设置第二导电金属体(7)，内芯管体(8)的底面固定有电池仓负极导电体(11)，电池仓负极导电体(11)上设置电池仓弹簧(10)，电池仓弹簧(10)与第二导电金属体(7)之间设置电池(9)；所述的电池仓负极导电体(11)同时包覆内芯管体(8)底面的内外两侧表面，内芯管体(8)底面的外侧表面与外套筒(1)底面的内侧表面之间电连接。

2.根据权利要求1所述的桥梁结构位移测量装置，其特征在于：所述的第一导电金属体(6)、第二导电金属体(7)以及电池仓负极导电体(11)均采用铜箔制成。

3.根据权利要求1所述的桥梁结构位移测量装置，其特征在于：所述的指示灯(3)采用发光二极管，发光二极管的正负极分别与pogo pin弹簧探针(4)和第一导电金属体(6)采用锡焊的方式连接。

4.根据权利要求1所述的桥梁结构位移测量装置，其特征在于：所述的外套筒(1)以及内芯管体(8)均采用PVC管。

5.根据权利要求1所述的桥梁结构位移测量装置，其特征在于：所述的电池仓负极导电体(11)位于内芯管体(8)底面的外侧表面部分与第一导电体(6)位于外套筒(1)底面的内侧表面部分通过导电弹簧(12)或导线进行电连接。

6.根据权利要求5所述的桥梁结构位移测量装置，其特征在于：第一导电金属体(6)和第二导电金属体(7)与外套筒(1)的筒壁(5)和内芯管体(8)的外表面贴合的部分为弧面，所述pogo pin弹簧探针(4)和第二导电金属体(7)的长端位于同一侧，通过导电弹簧(12)或导线实现指示灯(3)的连续导通，或者，所述pogo pin弹簧探针(4)和第二导电金属体(7)的短端位于同一侧，通过导电弹簧(12)或导线实现指示灯(3)的单个导通。

7.根据权利要求1所述的桥梁结构位移测量装置，其特征在于：内芯管体(8)的底面圆加工削除部，或者通过绝缘物覆盖，或者在内芯管体(8)的底面圆开孔并使池仓负极导电体(11)由此孔穿过，从而增大电池仓负极导电体(11)与筒壁(5)内表面的距离。

8.一种基于权利要求1至7中任意一项所述的桥梁结构位移测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

使内芯(2)随桥梁结构的位移而在外套筒(1)当中进行移动，当第二导电金属体(7)与外套筒(1)内壁的pogo pin弹簧探针(4)接触时，电路被接通，相应指示灯(3)被点亮；

根据被点亮的指示灯(3)获取桥梁结构的位移量。

9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于：旋转外套筒(1)和内芯(2)，使所述pogo pin弹簧探针(4)和第二导电金属体(7)的长端位于同一侧，通过导电弹簧(12)或导线实现指示灯(3)的连续导通，同一时刻多个指示灯(3)被点亮；或者，使所述pogo pin弹簧探针(4)和第二导电金属体(7)的短端位于同一侧，通过导电弹簧(12)或导线实现同一时刻单个指示灯(3)被导通点亮。

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