[实用新型]一种监测结构物微小位移的装置

说明书

本实用新型公开了一种监测结构物微小位移的装置，其包括有被监测结构物，还包括有安装在所述结构物的测量点处的用于产生激光的准直激光器以及安装在所述结构物的另一测量点处的激光光斑中心探测系统，所述激光光斑中心探测系统与准直激光器相配合，用于接收其发射出的激光信号；本方案所提供的监测结构物微小位移的装置其通过采用准直激光、光纤阵列、光电探测、单片机处理等技术实现监测，具有结构简单、使用可靠、安装方便、成本低廉等优点，尤其是具有大跨度、高精度测量能力，能用于其它方法难以应用的场合。

技术领域

本实用新型涉及桥梁、隧道、架空线路、管道、高楼、高塔等结构物微小位移的安全监测技术领域，具体涉及一种监测结构物微小位移的装置。

背景技术

桥梁、隧道、架空线路、管道、高楼、高塔等结构物作为现代文明的组成部分，在人们日常生活中起到了重要作用。随着现代科技的发展以及交通、能源、通信等需求的不断增长，大型桥梁、大型隧道、架空线路、超长管道以及高楼、高塔等越来越多，使用环境越来越恶劣。例如高速铁路几乎全架在桥梁上，在许多地质复杂的地方，还有穿越山体或者埋藏在河流、湖泊底部的隧道，并承受着高速列车的频繁冲击。这些结构物在建造和使用过程中，由于受到环境中有害物质的侵蚀，以及材料自身性能的不断退化，导致结构各部分在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化。这些损伤如果不能及时得到检测和维修，轻则缩短结构物使用寿命，重则导致类似于桥梁突然破坏和倒塌的重大事故，造成重大人员和财产损失。近些年来我国已经建成了世界上最长里程的高速铁路、总里程最长的高速公路，大型输油管、输气管、输电网、有线/无线通信网，以及众多大跨度桥梁、高楼、高塔，这些结构物的监测和维护成为越来越重要的日常工作。

以桥梁为例，目前桥梁的监测主要依赖于传统的检测仪器如水准仪、全站仪，以及检测工人的手工操作，难以做到信息的全面收集和及时反馈，难以在大规模的高速铁路、高速公路工程中广泛中使用。近年来有人提出了一些采用现代测量方法的专利，但由于种种原因，大都没有大规模使用。南宁市天测科技有限公司提出了一种利用激光标靶技术测量桥梁弯曲度变形的方法，其所使用的激光测距仪在100米量级跨度上的变形测量精度很难好于1 毫米，不能反映桥梁结构退化早期的微小变形。重庆交通大学提出了“桥梁挠度和位移的监测装置和方法”的专利，但所采用的视频采集设备价格高，难以大规模使用。长沙理工大学提出了“激光沉降挠度监测仪”的专利，采用的方案是用线阵电荷耦合器件CCD做位置测量设备，价格更高，更难推广。此外还有基于全球定位系统GPS进行测量的方案，其测量范围大，但测量精度不高，不能及时发现微小变形。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种监测结构物微小位移的装置，该监测结构物微小位移的装置其结构简单、使用可靠、安装方便、成本低廉。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种监测结构物微小位移的装置，包括有被监测结构物，还包括有安装在所述结构物的测量点处的用于产生激光的准直激光器以及安装在所述结构物的另一测量点处的激光光斑中心探测系统，所述激光光斑中心探测系统与准直激光器相配合，用于接收其发射出的激光信号，所述激光光斑中心探测系统包括有探测靶面、光纤阵列、光电探测器、单片机以及连接在所述光电探测器和单片机之间的电缆，其中所述探测靶面和光电探测器分别连接在所述光纤阵列的两端上。

进一步，所述准直激光器包括有激光头和激光器电源。

进一步，所述激光头为固体激光器、气体激光器、半导体激光器或光纤激光器中的一种。

进一步，所述光电探测器可采用光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻中的一种，其中所述光电探测器中还插入有只让激光器波长的光通过而杂散光被阻止的滤光片。

进一步，所述光纤阵列由在水平方向和垂直方向构成的平面上精密排列的光纤构成，其中所述光纤阵列与分立的光电探测器共同构成微小位移探测器结构。