CN201173770Y - 桥梁形变检测装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种桥梁形变检测装置，包括：设置在桥梁上的用于发出光的发光靶标，还包括从其出瞳处接收所述光的望远镜系统、将望远镜系统发出的光进行反射的反射镜、将所述反射镜反射之后的光进行分光的分光镜、接收从分光镜分出的一路光的第一柱面镜组、接收从分光镜分出的另一路光的第二柱面镜组、接收从第一柱面镜组发出的光信号的第一电荷耦合器件和接收从第二柱面镜组发出的光信号的第二电荷耦合器件。本实用新型克服了现有技术瞄准困难的问题，采用两组轴线相互垂直的柱面镜将靶标发生的位移分解为两个相互垂直方向上的位移，实现了用线阵电荷耦合器件采样斜向位移，降低了成本，提高了采样频率。

Description

桥梁形变检测装置
技术领域
本实用新型涉及测量领域，尤其涉及一种桥梁形变检测装置。
背景技术
目前国外检测桥梁形变通常有两种装置，一种桥梁形变检测装置的工作原理为：将一束可见准直激光入射到固定在桥梁上的一直径固定的靶标上，靶标内设有一位移传感器，当桥梁在车辆等载荷作用下产生形变时，可见准直激光入射到位移传感器上的位置也发生变化，记录并测量激光入射到位移传感器上的位置的位移量，就可以测得靶标所在处桥梁的形变量。这种桥梁形变检测装置，要求激光入射到靶标时的入射角在小于90°±10°的范围内，条件较为苛刻；另外，由于固定在桥梁上的靶标的直径固定，并且通常较小，所以可见准直激光入射到该靶标上时瞄准困难。
另一种国外桥梁形变检测装置的工作原理为：采用步进脉内调频的微波脉冲对桥梁整体或局部进行照射，同时接收回波，对于桥梁的某一处，如果该处未发生形变，则通过接收回波得到的微波发射装置距离桥梁该处的距离都是相同的，如果该处发生了形变，则通过接收回波得到的微波发生装置距离桥梁上该处的距离发生变化，通过计算这种微波发生装置与桥梁上该处的距离差即可获得桥梁该处的形变。这种桥梁检测装置实质上测量的是微波发生装置与桥梁上被测点之间的距离，这样就要求该微波发生装置位于被测点的正下方，如果偏离正下方，则会造成测量误差。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种桥梁形变检测装置，降低对桥梁形变检测装置现场使用条件的要求。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种桥梁形变检测装置，包括：设置在桥梁上的用于发出光的发光靶标，还包括从其出瞳处接收所述光的望远镜系统、将所述望远镜系统发出的光进行反射的反射镜、将所述反射镜反射之后的光进行分光的分光镜、接收从所述分光镜分出的一路光的第一柱面镜组、接收从所述分光镜分出的另一路光的第二柱面镜组、接收从第一柱面镜组发出的光信号的第一电荷耦合器件和接收从第二柱面镜组发出的光信号的第二电荷耦合器件；所述第一柱面镜组和第二柱面镜组分别包括两个共焦的柱面镜。
其中，第一电荷耦合器件和第二电荷耦合器件均与用于接收所述第一电荷耦合器件和第二电荷耦合器件发送过来的数据的接口模块电连接，所述接口模块与用于将所述接口模块接收的数据进行处理以获得桥梁形变量的数据处理模块电连接。
第一柱面镜组或第二柱面镜组中的两个柱面镜的曲率半径之和小于所述望远镜系统出瞳的距离。
第一电荷耦合器件和第二电荷耦合器件均为线阵电荷耦合器件。
第一柱面镜组中的两个柱面镜均为平凸柱面镜。
第二柱面镜组中的两个柱面镜均为平凸柱面镜。
望远镜系统为机械式经纬仪或电子系列经纬仪。
本实用新型提供的桥梁形变检测装置，可以取得如下的技术效果：
(1)通过在桥梁上设置发光靶标，由靶标主动发光，无需瞄准，克服了现有技术中对桥梁检测装置瞄准困难的问题。
(2)通过望远镜系统以及一反射镜将靶标发生的位移放大，使得桥梁发生的微小形变更容易被检测到。
(3)采用两组轴线相互垂直的柱面镜将靶标发生的位移分解为两个相互垂直方向上的位移，采用线阵电荷耦合器件采样光信号，实现了用线阵电荷耦合器件采样斜向位移，降低了成本，提高了采样频率。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1所示为本实用新型桥梁形变检测装置实施例一结构示意图；
图2所示为本实用新型桥梁形变检测装置实施例二结构示意图。
具体实施方式
如图1所示为本实用新型桥梁形变检测装置实施例一结构示意图，该装置具体包括：发光靶标101；望远镜系统102，从发光靶标101发出的光从望远镜系统102的出瞳处入射；反射镜112，将从望远镜系统102出射的光反射；分光镜103，从反射镜112反射出的光经过分光镜103之后分成两路；其中一路光线经过第一柱面镜104和第二柱面镜105之后入射到第一电荷耦合器件(Charge Coupled Device，简称CCD)106上，另一路光线经过第三柱面镜107和第四柱面镜108之后入射到第二电荷耦合器件109上，第一柱面镜104和第二柱面镜105共焦，第三柱面镜107和第四柱面镜108共焦，第一柱面镜104和第二柱面镜105的轴线(即柱面镜的母线)方向相同，第三柱面镜107和第四柱面镜108的轴线方向相同，第一柱面镜104与第二柱面镜105的轴线方向与第三柱面镜107和第四柱面镜108的轴线方向相互垂直。第一柱面镜104和第二柱面镜105的曲率半径之和小于望远镜系统102的出瞳的距离。第三柱面镜107和第四柱面镜108的曲率半径之和也小于望远镜系统102的出瞳的距离。第一柱面镜104、第二柱面镜105、第三柱面镜107以及第四柱面镜108都可以是平凸柱面镜。
本实施例一具体工作原理为：
在桥梁的关键点处附加发光靶标，当桥梁在载荷的作用下发生了微小形变时，梁体上的发光靶标就会发生微小位移，靶标发出的光线也发生变化。将靶标发出的光从望远镜系统的出瞳处入射，由于正常的望远镜系统是将接收到的远处的物体发出的光从出瞳处由人眼接收，本实用新型中将望远镜系统的焦距对准，使得靶标成像在望远镜系统的出瞳处，可以使靶标的像得到放大。从望远镜系统出射的光经过一反射镜后，入射到分光棱镜，最后CCD接收，靶标成的像再次被放大。根据光杠杆的原理，反射镜与分光棱镜的距离越大，靶标成的像被放大的倍数越大。反射镜与分光棱镜的距离应当设置在小于望远镜系统的放大倍数与望远镜系统出瞳距离的乘积的范围内，如果超出此范围，光斑过于发散、成像质量过差。其中，望远镜系统可以是机械式经纬仪或者电子经纬仪。
从望远镜系统出射的光被反射镜反射后经过一分光棱镜，将光束分成两路，其中一路光线经过第一柱面镜和第二柱面镜之后入射到第一电荷耦合器件上，另一路光线经过第三柱面镜和第四柱面镜之后入射到第二电荷耦合器件上，根据柱面镜成像的原理，经过第一柱面镜和第二柱面镜所成的像反映靶标平行于第一柱面镜轴线方向的位移，经过第三柱面镜和第四柱面镜所成的像反映靶标平行于第三柱面镜轴线方向的位移，这样就将靶标的微小位移分解为两个相互垂直方向上的位移。由于桥梁发生形变时引起靶标发生的位移通常是斜向位移，通过本实用新型所述的装置，采用轴线方向相互垂直的两组(第一柱面镜和第二柱面镜归为一组，第三柱面镜和第四柱面镜归为一组)柱面镜，实现了将斜向位移分解为两个相互垂直方向上的位移。经过这两组柱面镜的光线可以用线阵CCD接收。通常线阵CCD采样频率比面阵CCD高，线阵CCD采样频率可以达到500赫兹以上，而面阵CCD仅能达到100赫兹，如果要得到采样频率能与线阵CCD相当的面阵CCD，则价格十分昂贵，通过本实施例所示的装置可以降低桥梁形变检测装置的成本。
如图2所示为本实用新型桥梁形变检测装置实施例二结构示意图，实施例二与实施例一的区别在于，实施例二还包括一接口模块110以及数据处理装置111，该接口模块110用于接收从第一电荷耦合器件和第二电荷耦合器件发送过来的数据，并将该数据传送到数据处理模块111，数据处理模块111对这些数据进行处理之后就可以计算出桥梁发生的微小形变。数据处理模块可以为计算机。
本实用新型提供的桥梁形变检测装置，可以取得如下几个方面的效果：
(1)通过在桥梁上设置发光靶标，由靶标主动发光，无需瞄准，克服了现有技术中对桥梁检测装置瞄准困难的问题。
(2)通过望远镜系统以及一反射镜将靶标发生的位移放大，使得桥梁发生的微小形变更容易被检测到。
(3)采用两组轴线相互垂直的柱面镜将靶标发生的位移分解为两个相互垂直方向上的位移，采用线阵CCD采样光信号，实现了用线阵CCD采样斜向位移，降低了成本，提高了采样频率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1、一种桥梁形变检测装置，其特征在于，包括设置在桥梁上的用于发出光的发光靶标，还包括从其出瞳处接收所述光的望远镜系统、将所述望远镜系统发出的光进行反射的反射镜、将所述反射镜反射之后的光进行分光的分光镜、接收从所述分光镜分出的一路光的第一柱面镜组、接收从所述分光镜分出的另一路光的第二柱面镜组、接收从第一柱面镜组发出的光信号的第一电荷耦合器件和接收从第二柱面镜组发出的光信号的第二电荷耦合器件；所述第一柱面镜组和第二柱面镜组分别包括两个共焦的柱面镜。
2、根据权利要求1所述的桥梁形变检测装置，其特征在于，所述第一电荷耦合器件和第二电荷耦合器件均与用于接收所述第一电荷耦合器件和第二电荷耦合器件发送过来的数据的接口模块电连接，所述接口模块与用于将所述接口模块接收的数据进行处理以获得桥梁形变量的数据处理模块电连接。
3、根据权利要求1或2所述的桥梁形变检测装置，其特征在于，所述第一柱面镜组或第二柱面镜组中的两个柱面镜的曲率半径之和小于所述望远镜系统出瞳的距离。
4、根据权利要求1或2所述的桥梁形变检测装置，其特征在于，所述第一电荷耦合器件和第二电荷耦合器件均为线阵电荷耦合器件。
5、根据权利要求1或2所述的桥梁形变检测装置，其特征在于，所述第一柱面镜组中的两个柱面镜均为平凸柱面镜。
6、根据权利要求5所述的桥梁形变检测装置，其特征在于，所述第二柱面镜组中的两个柱面镜均为平凸柱面镜。
7、根据权利要求1或2所述的桥梁形变检测装置，其特征在于，所述望远镜系统为机械式经纬仪或电子系列经纬仪。
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