桥梁挠度检测仪简介

一、仪器原理

BJQN-4B型光电图象式桥梁挠度检测仪，是继4型之后设计出的新型桥检仪器，采用图象法测量，大大提高了量程，能够满足各种桥梁，包括军用浮桥和吊桥低频大位移的挠度测量，同时，还可以用来测量大跨度结构物的柱、梁的变形，高层楼房、电视塔、钻井平台等的振动位移。BJQN-4B型检测仪在4型的基础上，增加了桥梁横向位移的测试，软件更换WIN平台，使测量者更加方便全面地了解桥梁的动态指标。

图象法的基本原理是：在桥梁的测试点上安装一个测试靶，在靶上制作一个光学标志点，通过光学系统把标志点成象在ＣＣＤ的接收面上，当桥梁在通载作用下产生振动时，测试靶也跟着发生振动，通过测出靶上标志点在ＣＣＤ接收面上图象位置的变化值，就可以得到桥梁振动的位移值，其最小可测动态范围由ＣＣＤ器件象元的分辨率决定，最大测量范围由镜头的视场角，光学系统放大率和ＣＣＤ有效象元阵列长度决定。

测试系统组成方框图如下所示:

测→→→物镜光学电源→→成象→→→分束

靶→→→系统系统

↓显示←便携机传输←单←CCD⊥

打印←←←片

绘图← 4 8 6 采集←机←CCD∥

由于桥梁在载荷通过时可能为空间三维运动，我们通过光学解析系统把靶标的横向和纵向分量分别检出，传到线阵ＣＣＤ⊥和ＣＣＤ∥上。系统的Ｋ值（Ky、Kx），即ＣＣＤ上每个象素代表的实际位移值，可在测量之前进行标定。ＣＣＤ为电荷耦和固体成象器件，它是用大规模硅集成电路工艺制成的模拟集成电路芯片，具有光电转换，电荷储存、传输和读出功能，在驱动电路的作用下，通过光电转换、电荷存储、传输、输出后，对初始信

号进行预处理，获得幅度正比于各象素所接收图象光强的电压信号，用作测量的图象信号经过量化编码后，传输到单片机进行运算处理，通过接口把数据传输给笔记本微机。该微机首先把从每一个测点上传输来的纵向和横向位移信号储存起来，在一个试验过程结束后，通过专用软件进行数据处理计算，给出被测桥梁在载荷作用下产生的纵向和横向位移及其对时间的响应曲线，结果可由屏幕显示、打印机输出。在这一基础上，使用者可进一步，通过频谱分析给出桥梁的强迫振动频率和固有频率，通过计算分析给出桥梁试验的冲击系数、横向转角等参数，通过对软件进一步开发还可对桥梁进行动态应力分析以及相关分析。

该仪器由以下几个部分组成:

1、测试头部分：包括望远成象系统，分束系统，成象系统，ＣＣＤ器件及驱动电路。以及安平三角基座、垂直和水平微调、高精度两维机械轴系等部件。

2、控制器部分: 包括微处理机接口电路，单片机，面板控制键。电源部件：包括控制器直流供电电源及充电电源。

3、靶标部分：包括靶标、靶标电源、靶标支架等。

4、标定器：仪器在现场被测量点进行测量标定的专用标定装置；根据距离的远近，亦即测量范围的大小选择标定数值的大小，专用标定器装有特定的计量百分表，每次标定后的位移数值由百分表上读出。

5、聚焦镜头：每台仪器均配有专门设计的靶标聚光镜头，以便在测量距离远时将其加在靶标的前面，会聚靶标的光束使其达到最好的测量效果。

6、三角架。

7、电缆等附件。

8、选购件：微机、靶标串口电源等。

二、技术指标

1、可同时进行两维测量，测量范围：垂直不小于0～0.80m水平不小于0～0.3m（最大测量距离处）

2、测量距离: 5m～500m

3、频率响应: 0～20Hz

4、可分辨率: 测量范围的3‰

5、不确定度: 测量范围×1％

6、采样时间: 5ms，7.5ms，10ms，12.5ms等8档可预置。

7、记录时间: ≤600s

8、工作温度: 0℃～40℃，相对湿度: ≤80％

9、抗震性能: 在三级公路运输试验16小时后，正常工作

10、电池供电: 充足电池，可连续供电两小时以上

11、软件功能：可求挠度最大值，最小值，冲击系数，区间频率等。

三、几种检测方法示例:

①单点动态挠曲度检测:

地点:沪宁线奔牛桥提速试验．

车载:东风11+九节双层重载．车速:168公里．

桥型:⑴32米下承式钢板梁跨中动挠度检测．测量距离55米．

⑵15米混凝土梁跨中动挠曲度检测．测量距离30米．

靶标固定方法:"Ｕ"形夹具固定．

图中可以看出桥梁的最大挠度数值，梁体的衰减自振频率，以及冲击系数等参数；

（1）32米钢衍架梁共振动挠度图:

（2）15米混凝土梁振动挠度图：

②单点两维动态挠曲度的检测:

地点：呼局乌海三道坎桥。

桥型：32米下承式钢梁跨中动挠度检测，检测距离45米。

载荷：车速67公里/小时的油龙混合编组列车。

靶标固定方示：使用“Ｕ”型螺旋夹具固定。

上图是一幅双线图，将水平摆动和竖直挠曲度的曲线画在同一张图中，以便观察它们间的相位区别；图中可清楚的看到在水平摆幅最大时，竖直挠度最小，两者正交。该桥水平摆幅超限。

③采用三台检测仪，同时观察钢管拱桥的1/4、1/2、3/4拱顶处的动态

和静态挠曲度。

地点：天津海河金钢桥上桥。

桥型：中承式双钢管拱悬索桥。检测距离最远120米。

载荷：四辆30吨吊车，车速25公里/小时。

靶标固定方法：强力磁性座吸合固定。

从图中可看出拱定三点的动态挠曲度的情况。

④一台仪器同时检测多点的应用

地点：距长治75公里处，浊漳河桥。

桥型：斜腿钢构变截面三跨连续梁，最远测距150米。

检测点数：五点静态挠曲度，分布如下图所示。

靶标固定方法：桥梁侧面粘木板，木螺钉将靶标固定在木板上。

浊漳河七工况下五点静态挠曲度检测纪录:(每个工况重复三次)