一种桥梁挠度测量装置
技术领域
本发明涉及桥梁检测领域，特别是涉及一种桥梁挠度测量装置。
背景技术
桥梁的挠度变形是桥梁健康状况评价的重要参数，在桥梁检测、危桥改造以及新桥验收等方面都需要准确测量桥梁的静、动态挠度值。随着桥梁健康检测技术的进步，人们研究了许多用于位移及挠度测量的方法。目前，国内外测量桥梁挠度的方法主要包括：传统人工测量法、桥梁挠度自动检测技术两个方面。
传统人工测量法包括：百分表测量法、精密水准仪测量法、全站仪测量法。传统的人工测量方法普遍具有操作难度高、精度低的问题，这里不做详细赘述，主要介绍桥梁挠度自动检测技术。桥梁挠度自动检测技术主要有以下几种测量方法：连通管测量法、倾角仪法、激光图像挠度测量法。
连通管测量法原理：根据安装在桥梁各处连通管内液面高度的变化获得桥梁挠度变化。当桥梁梁体发生变形时，固定在梁体上的水管随之移动，此时，各竖直水管内的液面将与基准点处的液面保持在同一水平面，但各测点处的竖直水管液面却发生了大小不等的相对移动，测得的相对位移量即是该被测点的挠度值。但是此方法测量的桥梁挠度为桥梁挠度的相对误差，而且当桥梁挠变值小于20mm时其精度无法保证。
倾角仪法工作原理：首先使用倾角仪测得桥梁变形时几个截面的倾角，根据倾角拟合出倾角曲线，进而得到挠度曲线，这样就可以求得桥梁上任一点的挠度值。倾角仪测量法的特点是：桥梁不需要静止的参考点，特别适于测量跨河桥、大型的跨海、跨峡谷桥梁和高桥，可以提高测量效率。但是同时存在操作难度大，测量复杂的弊端。
激光图像挠度测量法利用激光良好的方向性。随着桥梁不同程度的变形，照射在被测点固定不动的光电接收器上的激光光斑中心发生等量变化，因此只要获取光斑中心位置就可得到桥梁挠度。激光图像挠度测量方法的优势是测量精度较高，可以达到0.1mm，同时采样速率高。但是该方法为了保证测量的准确性会对接收端的相机有较高要求，而且图像算法处理相对复杂，不满足高性价比、便捷开发要求；同时由于CMOS相机具有易碎风险，也不宜工作在复杂的测试条件下。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种桥梁挠度测量装置，在保证测量精度的同时，提高产品性价比和复杂环境下的适用性，同时操作简单易上手。
为达上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种桥梁挠度测量装置包括：
辅助靶标单元，设置在桥梁底端；
自准直激光单元，与远程终端连接，且对应所述辅助靶标单元设置，用于发射红外激光至所述辅助靶标单元，并接收由所述辅助靶标单元反射的反射光信号，根据所述反射光信号确定桥梁挠度值，并发送至所述远程终端。
可选地，所述自准直激光单元包括：
激光测距发射模块，用于向所述辅助靶标单元发射红外激光；
激光测距接收模块，用于接收所述辅助靶标单元反射的反射光信号；
微控制单元MCU，与所述激光测距接收模块及远程终端连接，用于根据所述反射光信号确定桥梁挠度值并发送至所述远程终端；
第一壳体，用于放置所述激光测距发射模块、所述激光测距接收模块及所述MCU；
第一吊装升降架，与所述第一壳体固定连接，用于通过升降调整所述第一壳体的高度，使得所述激光测距发射模块、激光测距接收模块的高度与所述辅助靶标单元的高度匹配。
可选地，所述自准直激光单元还包括：
无线通信模块，设置在所述第一壳体内，分别与所述MCU及远程终端连接，用于将所述桥梁挠度值发送至所述远程终端。
可选地，所述无线通信模块为无线天线。
可选地，所述辅助靶标单元包括：
接收端漫反射板，用于反射自准直激光单元发射的红外激光；
第二壳体，用于放置所述接收端漫反射板；
第二吊装升降架，与所述第二壳体固定连接，用于通过升降调整所述第二壳体的高度，使得所述第二壳体的高度与所述自准直激光单元的高度匹配。
可选地，所述辅助靶标单元还包括：
反射板角度旋转装置，与接收端漫反射板固定连接。
可选地，所述接收端漫反射板表面粘贴原向反射薄膜，使反射光信号沿所述自准直激光单元发射的红外激光的光路原路返回。
可选地，所述第二壳体包括容置槽以及透明的防尘盖，所述容置槽与防尘盖形成容置空间，所述容置空间内放置所述接收端漫反射板，所述自准直激光单元发射的红外激光通过所述防尘盖照射到所述接收端漫反射板上。
可选地，所述第二壳体的内部颜色为黑色。
可选地，所述桥梁挠度测量装置还包括：
无线接收单元，用于接收自准直激光单元发送的桥梁挠度值，并将所述桥梁挠度值传送到远程终端；
所述无线接收单元包括接收无线天线、便携式采集模块以及通用串行总线USB端口；
所述接收无线天线与所述便携式采集模块连接，所述接收无线天线用于接收所述自准直激光单元发送的桥梁挠度值并将所述桥梁挠度值传输到所述便携式采集模块；
所述便携式采集模块通过USB端口与所述远程终端连接，所述便携式采集模块将接收到的所述桥梁挠度值输送到所述远程终端。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明桥梁挠度测量装置中的自准直激光单元向辅助靶标单元发射红外激光，并接收辅助靶标单元反射回来的反射光信号，再根据反射光信号确定桥梁挠度值，发送到远程终端。本发明的桥梁挠度测量装置使用激光测距保证了良好的精度；装置的结构简单，提高了产品的性价比；并且装置具有便捷的操作性，还可以在复杂环境下工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明桥梁挠度测量装置的结构示意图；
图2为本发明桥梁挠度测量装置中的自准直激光单元的组成结构示意图；
图3为本发明桥梁挠度测量装置中的辅助靶标单元的组成结构示意图；
图4为本发明桥梁挠度测量装置中的无线接收单元组成结构示意图。
符号说明：
1—辅助靶标单元，2—自准直激光单元，3—远程终端，4—无线接收单元，11—第二吊装升降架，12—第二壳体，13—接收端漫反射板，14—反射板角度旋转装置，15—接收防尘盖，21—第一壳体，22—第一吊装升降架，23—发射窗口盖，24—220VAC交流电源插座，25—无线天线，41—接收无线天线，42—便携式采集模块，43—USB端口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种桥梁挠度测量装置，通过自准直激光单元向辅助靶标单元发射红外激光，并接收辅助靶标单元反射回来的反射光信号，再根据反射光信号确定桥梁挠度值，发送到远程终端；在保证测量精度的同时，提高了产品性价比和操作性，还能够在复杂环境下工作。
为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明桥梁挠度测量装置包括辅助靶标单元1和自准直激光单元2。
所述辅助靶标单元1设置在桥梁底部。所述自准直激光单元2与远程终端3连接，且对应所述辅助靶标单元1设置；所述自准直激光单元2用于发射红外激光至所述辅助靶标单元1，并接收由所述辅助靶标单元1反射的反射光信号，根据所述反射光信号确定桥梁挠度值，并发送至所述远程终端3。
在本实施例中，所述桥梁挠度测量装置还包括无线接收单元4，所述无线接收单元4用于接收自准直激光单元2发送的桥梁挠度值，并将所述桥梁挠度值传送到远程终端3。
进一步地，所述自准直激光单元2包括激光测距发射模块、激光测距接收模块、MCU(Micro Control Unit微控制单元)、第一壳体21和第一吊装升降架22。
其中，激光测距发射模块用于向所述辅助靶标单元1发射红外激光；激光测距接收模块用于接收所述辅助靶标单元1反射的反射光信号；MCU与所述激光测距接收模块及远程终端3连接，所述MCU用于根据所述反射光信号确定桥梁挠度值并发送至所述远程终端3；所述第一壳体21用于放置所述激光测距发射模块、所述激光测距接收模块及所述MCU；所述第一吊装升降架22，与所述第一壳体21固定连接，用于通过升降调整所述第一壳体21的高度，使得所述激光测距发射模块、激光测距接收模块的高度与所述辅助靶标单元1的高度匹配。
优选地，所述自准直激光单元2还包括无线通信模块；所述无线通信模块设置在所述第一壳体21内，分别与所述MCU及远程终端3连接，所述无线通信模块用于将所述桥梁挠度值发送至所述远程终端3。
如图2所示，在本实施例中，所述自准直激光单元2还包括发射窗口盖23、220VAC交流电源插座24。在本实施例中，所述无线通信模块为无线天线25。
进一步地，本发明桥梁挠度测量装置中的辅助靶标单元1包括第二吊装升降架11、第二壳体12、接收端漫反射板13、反射板旋转装置14和防尘盖15。
其中，第二吊装升降架11与第二壳体12固定连接，通过升降调整所述第二壳体12的高度，使得所述第二壳体12的高度与所述自准直激光单元2的高度匹配。
具体地，第二吊装升降架11在桥梁挠度测量开始时，通过伸缩杆的伸缩进行辅助靶标单元1的高度调节，使得自准直激光单元2发射的红外激光通过防尘盖15照射在所述接收端漫反射板13的中心位置。
所述第二壳体12包括容置槽以及透明的防尘盖15，所述容置槽与防尘盖15形成容置空间，所述容置空间内放置所述接收端漫反射板13，所述自准直激光单元2发射的红外激光通过所述防尘盖15照射到所述接收端漫反射板13上。
优选地，所述第二壳体12内部经过粗糙处理；所述第二壳体的内部颜色为黑色；所述黑色内壁用来吸收自准直激光单元2发射的红外激光透过防尘盖15照射到所述接收端漫反射板13后产生的漫反射杂波，减小漫反射杂波对测量精度的影响。
另外，由于桥梁挠度测量装置经常工作在户外，工作环境潮湿，为了避免器件腐蚀对测量精度产生干扰，故设计防尘盖15；并且为了防止潮湿造成设备的腐蚀，在所述容置槽中放置干燥剂。
在本实施例中，接收端漫反射板13用于反射自准直激光单元2发射的红外激光；并且所述接收端漫反射板13表面粘贴原向反射薄膜，使反射光信号沿所述自准直激光单元2发射的红外激光的光路原路返回；同时所述原向反射薄膜能够增强所述反射光信号的强度。
所述反射板角度旋转装置14与接收端漫反射板13固定连接；所述反射板角度旋转装置14用来调整所述接收端漫反射板13的旋转角度，通过角度的改变调整所述桥梁挠度测量装置的测量量程，使得自准直激光单元2与辅助靶标单元1之间的距离改变后，所述自准直激光单元2发射的红外激光能始终照射在所述接收端漫反射板3上。
进一步地，所述无线接收单元4包括接收无线天线41、便携式采集模块42以及通用串行总线USB端口43。
其中，所述接收无线天线41与所述便携式采集模块42连接，所述接收无线天线41用于接收所述自准直激光单元2发送的桥梁挠度值并将所述桥梁挠度值传输到所述便携式采集模块42；所述便携式采集模块42通过USB端口43与所述远程终端3连接，所述便携式采集模块42将接收到的所述桥梁挠度值输送到所述远程终端。
进一步地，远程终端3收到桥梁挠度值后通过上位机拟合成桥梁挠度变化曲线，供测试者观察使用。
在一个具体实施例中，进行桥梁挠度测量之前，将辅助靶标单元设置在桥梁底端，自准直激光单元与所述辅助靶标单元对应设置；通过第一吊装升降架和第二吊装升降架调整自准直激光单元和辅助靶标单元的高度，使得自准直激光单元发射的红外激光照射在所述辅助靶标单元的接收端漫反射板上。
桥梁挠度测量开始后，自准直激光单元中的激光测距发射模块向辅助靶标单元发射红外激光，激光测距接收模块接收经过所述靶标接收单元原向反射后的反射光信号；MCU根据反射光信号得到反射的时间差，并以此时间差计算所述自准直激光单元与所述辅助靶标单元之间的水平距离；根据桥梁形变前后的水平距离变化，结合辅助靶标单元中接收端漫反射板的倾斜角度，确定桥梁的挠度；并将所述桥梁挠度输出到无线通信模块。
无线通信模块将所述桥梁挠度值发送至无线接收单元；无线接收单元将所述桥梁挠度值传送至远程终端，进行桥梁挠度变化的观察记录。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明内容不应理解为对本发明的限制。
