[发明专利]一种挠度自动测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种挠度自动测量装置及测量方法；挠度自动测量装置包括闭水筒、连水筒、安装架、悬轴、吊板、杠杆架、中心圆管、固定盘、传感器和应变仪；安装架包括底板和立柱，立柱为两个，两立柱间隔设置在底板中央两端，两立柱的上端与悬轴连接；杠杆架由至少两条板材组成，两条板材的中部通过轴承与中心圆管活动连接；杠杆架两端对称放置闭水筒和连水筒；传感器一端与固定在中心圆管上的固定盘连接，另一端与杠杆架的一条板材固定，传感器与应变仪连接，应变仪与计算机连接；本发明整合了连通管和二力杠杆架原理以及应变测量技术，测量精度高，操作方便简单，可广泛用于桥梁、建筑、工程、护坡、基坑等长期施工过程中竖向位移监测。

技术领域

本发明涉及一种挠度测量装置，特别是涉及一种精密挠度自动测量装置及测量方法。

背景技术

目前，结构荷载试验中有一项重要内容就是结构在荷载作用下的变形(挠度)测量，该指标反映结构的刚度特性。目前挠度测试主要分为以下几类：

1、水准仪或全站仪。其原理是在结构体上预先布置若干固定测点，将其中一点置于某不动点或相对不动点上，然后根据水准测量原理，在每次加载后用水准仪读取各处塔尺的标高，前后相减后即得到该处的挠度。优点是可以进行多点测量，无需安装基座或支架，设备携带量少。缺点是测量精度低，一般能精确到0.1mm；且测量可视度与精度受环境影响大；人工读数和人工扶尺容易造成人为误差；多点测量时，转站点多，工作量大，耗时巨大造成经济成本增加。

2、接触式位移计。如百分表、千分表、拉线位移计、滑线变阻式位移计等。位移计测量精度高，可以达到0.01～0.001mm。仪器体积小，携带方便。但测量时必须提供固定参考点或者支架，在某些跨河跨江桥或者高架桥梁上几乎无法适用。

3、非接触式激光位移计。这是一种光电装置，利用投影原理非接触测量物体尺寸。精度可达0.01mm，且操作方便。这种测量方式主要缺点在于设备价格昂贵，操作复杂。且对于跨河跨江桥或高架桥梁，由于无法找到合适的固定参考点而无法适用。

4、连通液位计。其测量原理是根据连通管水位总保持在同一平面上，根据变形前后水位的变化推求结构挠度。这个技术具有不受多方位变形及桥梁现场的高程、高湿和浓雾等的影响，能实现多点挠度检测，适用范围广，性价比高等优点。但是目前使用过程中，采用该方法的装置同样存在一定的缺点，例如专利号为01209421.8的中国实用新型专利，采用在直管上安装标尺进行人工读数，因此这种仪器精度不超1mm。而对于采用光电传感器进行读数的，如专利号为200320127308.X、200420013598.X的实用新型专利，由于水面张力的影响以及无任何放大功能，其精度和稳定性都有待提高。

另外专利号为201120026894.3、200810237453.0、200810237454.5、200910273439.0、200920005141.7的中国专利，均是利用微压传感器或者压力变送器来测量水柱压力，因为水柱压力变化极其微小，且连通器在多个管分压后，水压力更小，因此很难达到理想精度要求。

还有利用浮力或浮子进行液面位移的转换，通过弹性元件或光电传感器感应浮力变化或者浮子位移，如中国专利201110204309.9，201120258359.0，该类技术存在二次转换的问题，还有浮子的摩擦和垂直等问题，因此其精度和线性也是无法满足现有应用的要求。

总之，现有技术由于没有将液面位移或压力或浮力进行放大，直接测量这些量，即使采用很精密的光栅传感器、光电传感器或者微压传感器，其精度都很难满足结构挠度测量的要求。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种精密挠度自动测量装置，使桥梁挠度自动测量成为可能，且测量精度高，达到与水准仪相同等级精度或更高精度的测量结果。

本发明还提供了一种基于上述装置的挠度自动测量方法。