[发明专利]一种光电二极管码盘及其测量物体的相对位移的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电二极管码盘及其测量物体的相对位移的方法，属于测量技术领域。

背景技术

随着桥梁在交通运输中占据日益重要的地位，桥梁设计理论和施工技术的不断进步使得桥梁跨度不断有新的突破，结构形式也日趋复杂。不仅是传统铁路桥梁，国内的高铁也在大范围的建设中。桥梁在使用中会受到外界环境例如交通运输量的增加、环境载荷、钢筋腐蚀、冻融损坏、碱集料反应、疲劳效应、损伤积累、腐蚀效应和材料老化等因素，不可避免地使桥梁各构件之间衔接的稳定性降低、结构承载能力下降、抗力衰减、耐久性降低等等问题，这些归结起来可表示为各构件之间相对位置的变化。所以桥梁等大型建筑的安全监测应逐渐受到重视。

现有的检测方法大多采用的是人工进行定期巡检，弊端一是无法保证对被测物的实时测量，无法提供连续的数据；弊端二是，人工巡检无法记录相对位置变化的积累量。因此，我们迫切需要一种简便、准确、不需要人工干预的监测方法。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种一种光电二极管码盘及其测量物体的相对位移的方法。本发明提出一种简单而准确的对桥梁等大型建筑安全监测的方法。不但可以实现实时实地的监测，而且可以将各构件之间的相对位置变化的积累量进行记录。同时通过采集到的数据也可进行适当的预警分析和维护工作。

本发明的技术手段如下：

一种光电二极管码盘，包括激光接收板及发激光装置；激光接收板由二极管码盘一及二极管码盘二构成，二极管码盘一及二极管码盘二的一端相互垂直固定，二极管码盘一及二极管码盘二的大小结构功能一致，二极管码盘一由n行n列的光电二极管阵列组成；每行设置n个光电二极管，每列设置n个光电二极管，n是大于1的正奇数；每行和每列的光电二极管都处于同一直线上并且每行每列相互平行，每行及每列的光电二极管组成的直线相互垂直，每行和每列的间隔为m毫米，m大于0；发激光装置由两个激光头构成，两个激光头的一端相互垂直设置；激光接收板及发激光装置设置在不同的固定端；二极管码盘一及二极管码盘二外接电源；激光接收板及发激光装置的位置设置在不同的位置上；激光接收板设置在要被测的位置改变的物体上；发激光装置设置在静止的位置，初始状态两个激光头发出的激光束垂直照射在二极管码盘一及二极管码盘二（2）的第（n+1）/2行和第（n+1）/2列的光电二极管上；激光接收板连接计算模块。

对n行n列二极管码盘一的第（n+1）/2行（n+1）/2列的交点设置为原点建立二维坐标系，第（n+1）/2行设置为坐标系x轴，第（n+1）/2列设置为坐标系y轴；对二极管码盘一（1）的n行n列的光电二极管进行位置设定，从左下角的第一个光电二极管开始从下到上依次编号为1至n表示行号，从左到右依次编号1至n表示列号，n是大于1的正奇数；第（n+1）/2行（n+1）/2列的光电二极管位置为设定坐标（0,0），第（n+1）/2行（（n+1）/2）+1列的光电二极管位置为（m,0），第（n+1）/2行（（n+1）/2）－1列的光电二极管位置为（－m,0）；以此规则设定每个光电的二极管位置，即第s行k列的光电的二极管位置为（（k－（n+1）/2）·m,（s－（n+1）/2）·m），s，k小于等于n；当激光接收板固定的装置位置有变化时会带动激光接收板的位置变化，这样二极管码盘一的初始接收激光束的位置会随之改变，接收激光束位置改变会体现在接收激光的光电的二极管的改变；同理当激光接收板固定的装置位置有变化时，二极管码盘二的初始接收激光束的位置会随之改变，二极管码盘二接收激光束位置改变会体现在接收激光的光电的二极管的改变；通过计算模块的算法可以得到被测量的物体的相对位置改变。

计算模块的算法实现如下：

假设使用过程中二极管码盘一在n时刻接收到激光点的光电二极管坐标为

B′_n＝(x′_n,y′_n)，   （1）

(x′_n,y′_n)代表光电二极管在二极管码盘一的位置坐标即第s行第k列的光电二极管，(x′_s,y′_k)=(k－(n+1)/2)m,(s－(n+1)/2)m)；

n+1时刻接收到激光的点的光电二极管坐标为

B′_n+1＝(x′_n+1,y′_n+1)，   （2）