一種大跨度橋梁撓度監測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種橋梁撓度監測技術領域，尤其涉及一種大跨度橋梁撓度監測系統。
【背景技術】
[0002]主梁撓度是進行橋梁安全性、適用性評價的重要指標，橋梁撓度監測系統是橋梁健康監測系統的必備子系統。
[0003]橋梁監測的最終目的是進行損傷識別和評估預警。目前，實際應用中結構損傷識別效果并不理想，監測數據不能滿足損傷識別方法的要求是一個重要的原因。對于撓度監測系統來說，為了順利進行結構的損傷識別等工作，對橋梁撓度監測數據的要求有:1.高精度;2.穩定性;3.足夠的采樣速率，不丟失變形極值;4.同步性，能夠得到橋梁整體的撓度曲線。
[0004]在現有技術中，工程中常用的橋梁撓度監測方法有機器人法、傾角儀法、激光投射法、GPS法、連通管法等。各種方法互有優劣，尚沒有一種方法可以完全達到準確、穩定、快速、同步的撓度監測要求。國內外已有的大跨度橋梁健康監測系統中，從測量精度、使用壽命以及經濟性角度綜合考慮，應用最為廣泛的是連通管式撓度監測方法，但是現有的連通管式撓度監測方法存在以下不足:
(I)量程和精度的矛盾較大，對于大跨度橋梁，累計變形量可達幾十厘米，甚至達到米級，而使用荷載下的瞬時變形量只有毫米級，此外，受縱波影響，測點與基準點的水頭有時相差數米，這種量程和精度的矛盾，已經達到了現有傳感器技術水平的極限。
[0005](2)采樣速度過慢，為了減少數據量，連通管系統的采樣周期一般在I分鐘以上，遠遠低于橋梁的自振頻率，無法準確捕捉撓度的瞬時峰值，造成監測量偏低。
[0006](3)數據采集方式不合理，為節省線纜成本，工程中大量使用了 485總線的數據采集方式，各個測點輪詢采集，得到的是各測點不同時刻的撓度，無法得到橋梁同一時刻的撓度曲線。
[0007]為了克服前述弊端，提升基于連通管的橋梁撓度監測系統的精度、采樣速度和同步性，現有技術需要改進。。
【發明內容】
[0008]為解決上述問題，本發明公開了一種大跨度橋梁撓度監測系統，包括:基準箱、連通管、壓力傳感器、屏蔽雙絞線和高速同步數據采集設備，所述基準箱外部通過連通管連接2個溫度補償壓力傳感器，所述壓力傳感器設置多個，其高壓側與連通管的開口相連，低壓側與大氣相連，所述屏蔽雙絞線將多個壓力傳感器與高速同步數據采集設備相連接。
[0009]優選的，所述基準箱和連通管內填充高密度重液，所述高密度重液由高溶解度鹽溶液配制而成，所述高密度重液在20°C下液體的密度為每立方厘米1.1克一2.0克，凝固點為-20 °C —5 °C，對不銹鋼、銅、尼龍、橡膠圈系統組件無腐蝕性。
[0010]優選的，所述壓力傳感器為高精度電容式差壓變送器，其參考精度為0.05%，更新速率每秒大于20次，在6米測點高差時，撓度測量精度為0.5毫米。
[0011]優選的，所述高速同步數據采集設備采用24位高精度同步數據采集儀，采樣精度為0.01%，采樣頻率2 1f5，f5為橋梁的第5階豎向頻率，高速同步數據采集設備通過以太網和/或GPRS和/或3G和/或4G方式與上位機通訊。
[0012]優選的，所述溫度補償壓力傳感器用于測量2個溫度補償壓力傳感器之間的豎向間距和兩者之間的壓力測試差值，并實時計算連通管內液體的密度，以隨溫度的變化補償液體密度。
[0013]與現有技術相比，本發明包括以下優點:
(I)與傳統的添加甘油、乙二醇等有機溶劑形成的密度每平方厘米小于I克的防凍液相比，本發明的高溶解度鹽溶液配制而成重液，具有防凍、防腐、配制簡單、密度高的特點，在20°C條件下重液密度可達每立方厘米2.0克。高密度的重液，可以提高撓度的測量精度，或在相同的撓度測量技術指標下，可以放寬對壓力傳感器的精度要求，大大降低系統的成本。
[0014](2)采用高更新速率的壓力傳感器及高采樣率的數據采集設備，與傳統的慢速采集方案相比，能夠更準確地把握系統的瞬時撓度極值，監測數據有利于進行結構的損傷識別。
[0015](3)在基準箱處布置兩個溫度補償壓力傳感器，與傳統的單基準點方案相比，能夠實時計算得到溫度變化時連通管內液體的密度，消除了密度隨溫度變化從而引起的撓度測量誤差，提升了系統的可靠性。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所使用的附圖做一簡單地介紹。
[0017]圖1是本發明的一種大跨度橋梁撓度監測系統結構示意圖；
圖中:1、基準箱;2、連通管;3、壓力傳感器;4、屏蔽雙絞線;5、高速同步數據采集設備；
6、溫度補償壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0018]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0019]如圖1所示，一種大跨度橋梁撓度監測系統。包括:基準箱1、連通管2、壓力傳感器
3、屏蔽雙絞線4和高速同步數據采集設備5，所述基準箱I外部通過連通管2連接2個溫度補償壓力傳感器6，所述壓力傳感器3設置多個，其高壓側與連通管2的開口相連，低壓側與大氣相連，所述屏蔽雙絞線4將多個壓力傳感器2與高速同步數據采集設備5相連接。
[0020]所述基準箱I和連通管2內填充高密度重液，所述高密度重液由高溶解度鹽溶液配制而成，在200C下液體的密度為每立方厘米1.1克一2.0克，凝固點為-20 0C一-5°C，對不銹鋼、銅、尼龍、橡膠圈系統組件無腐蝕性。
[0021]所述壓力傳感器3為高精度電容式差壓變送器，其參考精度為0.05%，更新速率每秒大于20次，在6米測點高差時，撓度測量精度為0.5毫米。如圖1所示，圖中S1為第i個壓力傳感器3檢測的變量，H1為第i個壓力傳感器3的測點高差。
[0022]所述高速同步數據采集設備5采用24位高精度同步數據采集儀，采樣精度為
0.01%，采樣頻率2 10f5，f5為橋梁的第5階豎向頻率，高速同步數據采集設備5通過以太網和/或GPRS和/或3G和/或4G方式與上位機通訊。
[0023]所述溫度補償壓力傳感器6用于測量2個溫度補償壓力傳感器6之間的豎向間距和兩者之間的壓力測試差值，并實時計算連通管內液體的密度，以隨溫度的變化補償液體密度。定義2個溫度補償壓力傳感器6的豎向間距Ho，兩者的壓力測量差值為△ Po，通過Ho和ΔPo實時計算連通管內液體的密度P= APoAg Ho)，可以隨溫度的變化補償液體密度，其中g為橋址處的重力加速度。
[0024]以上對本發明所提供的一種大跨度橋梁撓度監測系統進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
[0025]最后應說明的是:以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種大跨度橋梁撓度監測系統，其特征在于，包括:基準箱、連通管、壓力傳感器、屏蔽雙絞線和高速同步數據采集設備，所述基準箱外部通過連通管連接2個溫度補償壓力傳感器，所述壓力傳感器設置多個，其高壓側與連通管的開口相連，低壓側與大氣相連，所述屏蔽雙絞線將多個壓力傳感器與高速同步數據采集設備相連接。2.根據權利要求1所述的大跨度橋梁撓度監測系統，其特征在于，所述基準箱和連通管內填充高密度重液，所述高密度重液由高溶解度鹽溶液配制而成，所述高密度重液在20°C下液體的密度為每立方厘米1.1克一2.0克，凝固點為-20°C—-5°C，對不銹鋼、銅、尼龍、橡膠圈系統組件無腐蝕性。3.根據權利要求1所述的大跨度橋梁撓度監測系統，其特征在于，所述壓力傳感器為高精度電容式差壓變送器，其參考精度為0.05%，更新速率每秒大于20次，在6米測點高差時，撓度測量精度為0.5毫米。4.根據權利要求1所述的大跨度橋梁撓度監測系統，其特征在于，所述高速同步數據采集設備采用24位高精度同步數據采集儀，采樣精度為0.01%，采樣頻率2 10f5，f5為橋梁的第5階豎向頻率，高速同步數據采集設備通過以太網和/或GPRS和/或3G和/或4G方式與上位機通訊。5.根據權利要求1所述的大跨度橋梁撓度監測系統，其特征在于，所述溫度補償壓力傳感器用于測量2個溫度補償壓力傳感器之間的豎向間距和兩者之間的壓力測試差值，并實時計算連通管內液體的密度，以隨溫度的變化補償液體密度。
【專利摘要】本發明涉及一種大跨度橋梁撓度監測系統，包括基準箱、連通管、壓力傳感器、屏蔽雙絞線和高速同步數據采集設備，所述基準箱外部通過連通管連接2個溫度補償壓力傳感器，所述壓力傳感器設置多個，其高壓側與連通管的開口相連，低壓側與大氣相連，所述屏蔽雙絞線將多個壓力傳感器與高速同步數據采集設備相連接。本發明的高溶解度鹽溶液配制而成重液，在20℃條件下重液密度可達每立方厘米2.0克，提高了撓度的測量精度，降低系統的成本，采用高速率壓力傳感器和高采樣率的數據采集設備，能夠更準確測量瞬時撓度極值，設置兩個溫度補償壓力傳感器，能夠實時得到溫度變化時連通管內液體的密度，降低了撓度測量誤差，提升了系統的可靠性。
【IPC分類】G08C17/02, G01M5/00, G01B21/32
【公開號】CN105674946
【申請號】CN201610137260
【發明人】陳少文, 王甲辰, 周呈強, 魏斌, 吳益林, 許肇峰, 王勇平, 林志春, 陳科強, 何惟煌, 王強
【申請人】廣東華路交通科技有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月10日