CN202101754U - 一种桥梁振动检测装置 - Google Patents

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徐建成
段江涛
张显军
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Abstract

本实用新型涉及一种桥梁振动检测装置，包括PC机、CCD振动检测仪和条形尺码，所述的CCD振动检测仪通过USB数据线与PC机连接，CCD振动检测仪包括光学系统、CCD模块和信号处理及通讯模块，CCD模块主要有CCD器件构成，CCD模块的输入端接光学系统，输出端接信号处理及通讯模块，信号处理及通讯模块主要有时序控制电路、AD转换器、USB模块和电源电路构成，信号处理及通讯模块通过内部USB模块采用USB数据线连接到PC机，所述的条形尺码中间为白色条码，两边为交替相间的黑白条码。本实用新型采用线阵CCD测量技术，可远距离、非接触性进行测量，而且测量精度高，可以实现微米级的测量，结构简单、携带方便、操作简单等优点，非常便于野外作业。

Description

一种桥梁振动检测装置
技术领域
本实用新型涉及一种振动检测装置，特别是一种桥梁振动检测装置，用于中小型桥梁振动检测。
背景技术
目前，桥梁的建造和维护是一个国家基础设施建设的重要部分，近百年来，我国为改建、扩建和新建城市，在江河上修建许多大、中、小型桥梁。随着经济的发展和科技不断进步，桥梁结构的检测、评估和加固技术已成为当前国际、国内工程界关注的热点，而挠度是桥梁安全状况评价的重要参数之一。长期以来，人们对桥梁的安全检测一直以人工方法为主，当在野外进行数据采集时，传统的采集方式需要抬上工控机到现场工作，甚至还要带上电源设备，十分不便。对于一些中小型桥梁，综合考虑人力、财力、便携等因素，便携式桥梁振动检测是较好的选择。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述技术中存在的不足之处，提供一种结构简单、设计合理，安装方便，操作简单，测量精度高，可实现野外便携式测量的桥梁振动检测装置。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：包括PC机、CCD振动检测仪和条形尺码，所述的CCD振动检测仪通过USB数据线与PC机连接，CCD振动检测仪包括光学系统、CCD模块和信号处理及通讯模块，CCD模块主要有CCD器件构成，CCD模块的输入端接光学系统，输出端接信号处理及通讯模块，信号处理及通讯模块主要有时序控制电路、AD转换器、USB模块和电源电路构成，信号处理及通讯模块通过内部USB模块采用USB数据线连接到PC机，所述的条形尺码中间为白色条码，两边为交替相间的黑白条码。
本实用新型的优点是：
1.本装置采用线阵CCD测量技术，可远距离、非接触性进行测量，而且测量精度高，可以实现微米级的测量；
2.采用低功耗的器件，非常适合于电池供电的便携式计算机使用；
3.采用通用的USB高速串行端口进行实时数据采集和传输，具有结构简单、携带方便、操作简单等优点，非常便于野外作业。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图；
图2是本实用新型工作原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。
由图1-图2可知，本实用新型包括PC机1、CCD振动检测仪2和条形尺码3，所述的CCD振动检测仪2通过USB数据线与PC机1连接，CCD振动检测仪2包括光学系统4、CCD模块5和信号处理及通讯模块6，CCD模块5主要有CCD器件构成，CCD模块5的输入端接光学系统4，输出端接信号处理及通讯模块6，信号处理及通讯模块6主要有时序控制电路、AD转换器、USB模块和电源电路构成，信号处理及通讯模块6通过内部USB模块采用USB数据线连接到PC机1，所述的条形尺码3中间为白色条码，两边为交替相间的黑白条码。
所述的条形尺码3有短标尺和大标尺两种，短标尺中间白色条码宽度为10mm，两边交替相间的黑白条码均为25mm，各5个，大标尺中间白色条码宽度为30mm，两边交替相间的黑白条码均为50mm，各5个。
本实用新型工作原理是：CCD图像传感器可直接将光学信号转换为数字电信号，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现，具有工作电压低，抗冲击与震动，性能稳定，灵敏度高，有自扫描功能，图像畸变小，无残像等特点。本实用新型的桥梁振动检测装置由光学系统4、CCD模块5和信号处理及通讯模块6构成的CCD振动检测仪2的适用范围和优越性是传统的机械式、光学式、电磁式测量方法都无法比拟的，它可实现尺寸广泛测量的智能化、自动化。这与CCD本身所具有的高分辨率、高灵敏度、像素位置信息强、结构紧凑及其自扫描的特性密切相关，可实现远距离测量，无需繁杂的现场安装，线阵CCD更具有信号易处理的特性，尤其是使用支持即插即用的USB作为数据通讯端口，采用其窃电原理，直接由笔记本电脑给整个系统供电，省却了电源设备，使系统安装方便、操作简单，实现了野外的便携式测量。
本实用新型在工作时，在桥梁的测试点上安装一个测试靶，即图中所示的固定条码标尺3，通过光学系统4把编码标尺的中心位置在CCD模块5的CCD器件的光敏面上形成光学图像，CCD器件把光敏元上的光信号转换成与光强成正比的电荷量。采用帧同步脉冲和像元同步脉冲对CCD器件进行驱动，即在CCD模块5输出端得到被测对象的视频信号。视频信号中每一个离散模拟电压信号的大小对应着该光敏元所接收的光信号强弱，而信号输出的时序则对应CCD光敏元位置的顺序，每一帧CCD信号就可以反映条码标尺3在该时刻的位置、当前光照以及聚焦等诸多信息。使用高速AD转换器对模拟信号进行模拟到数字信号转换，AD转换后的数字信号便可以经过USB通讯模块传回便携式PC机1；PC机1对采回的采样数据进行二值化处理并记录。
连续摄取并测量多幅CCD图像，通过软件分析各测量黑白条的边沿相对于中央定位白条的初始位置的变化，便可计算出动态、静态振动幅度、振动频率、冲击系数等参数，从而可以绘制出桥梁动态振动幅度曲线。

Claims (2)

1.一种桥梁振动检测装置，包括PC机(1)、CCD振动检测仪(2)和条形尺码(3)，其特征在于：所述的CCD振动检测仪(2)通过USB数据线与PC机(1)连接，CCD振动检测仪(2)包括光学系统(4)、CCD模块(5)和信号处理及通讯模块(6)，CCD模块(5)主要有CCD器件构成，CCD模块(5)的输入端接光学系统(4)，输出端接信号处理及通讯模块(6)，信号处理及通讯模块(6)主要有时序控制电路、AD转换器、USB模块和电源电路构成，信号处理及通讯模块(6)通过内部USB模块采用USB数据线连接到PC机(1)，所述的条形尺码(3)中间为白色条码，两边为交替相间的黑白条码。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁振动检测装置，其特征在于：所述的条形尺码(3)有短标尺和大标尺两种，短标尺中间白色条码宽度为10mm，两边交替相间的黑白条码均为25mm，各5个，大标尺中间白色条码宽度为30mm，两边交替相间的黑白条码均为50mm，各5个。
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