[发明专利]一种膨胀位移检测方法

说明书

本发明提供了一种膨胀位移检测方法，包括：以初始点和终止点所构成的目标线段为对角线，构建虚拟长方体；根据虚拟长方体，以初始点为原点，将与初始点相连的三条边作为坐标轴，构建三维坐标系；获取移动后终止点与原点的距离值；获取目标线段在第一平面上的投影与Z轴所形成的第一夹角，以及目标线段在第二平面上的投影与Z轴所形成的第二夹角；第一平面为X轴和Z轴所构成的平面，第二平面为Y轴和Z轴所构成的平面；根据终止点与原点的距离值、第一夹角以及第二夹角，获得物体从初始点移动到终止点的三维空间位移。通过本发明可高效精准测量物体在三维空间的位移变化状态，尤其是锅炉、铁轨等的膨胀情况。

技术领域

本发明涉及位移检测领域，尤指一种膨胀位移检测方法。

背景技术

物体由于外部环境变化（温度、受力等），在物理空间将产生位移。火力发电行业中锅炉以及高温高压管道；建筑行业中各种构筑物沉降观测；交通领域铁轨位移等。在现实工业应用中，对位移的精确测量有着重要意义。

然而在实际的工程应用中，物体（待测点）在三维空间发生位移时，经常会出现不便于直接测量出物体（待测点）在三维空间的实际位移情况，比如锅炉、铁轨等物体表面的测量点，在受热膨胀后，测量点会发生三维空间的位移。锅炉、铁轨受热后将产生膨胀，而由于各部位材质不同，受热温度不同，产生的膨胀量也不同。

以锅炉为例，若发生膨胀受阻却不能及时发现的地方，会导致过热器管屏因膨胀受阻产生严重变形，在长期作用下，导致管屏的焊口部位产生了应力集中问题，造成焊口部位发生金属疲劳，达到金属疲劳临界点时即导致焊口开裂，发生泄漏事件。

因此，如何准确测量物体在三维空间的位移情况，特别是如何准确、可靠地监测锅炉、铁轨等目标表面的膨胀位移变化量是本领域的技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种膨胀位移检测方法，实现可高效精准测量待测点在三维空间的位移变化状态。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种位移测量方法，应用于测量三维空间中物体从初始点移动到所述终止点的位移；所述测量方法包括：

以所述初始点和终止点所构成的目标线段为对角线，构建虚拟长方体；并根据所述虚拟长方体以所述初始点为原点，将与所述初始点相连的三条边作为坐标轴，构建三维坐标系；

获取移动后所述终止点与所述原点的距离值；

获取目标线段在第一平面上的投影与Z轴所形成的第一夹角，所述第一平面为X轴和Z轴所构成的平面；

获取所述目标线段在第二平面上的投影与Z轴所形成的第二夹角，所述第二平面为Y轴和Z轴所构成的平面；

根据所述终止点与所述原点的距离值、所述第一夹角以及所述第二夹角，获得所述物体从所述初始点移动到所述终止点的三维空间位移。

优选地，根据所述终止点与所述原点的距离值、所述第一夹角以及所述第二夹角，获得所述物体从所述初始点移动到所述终止点的三维空间位移具体包括：

将所述终止点与所述原点的距离值，所述第一夹角以及所述第二夹角代入下述公式，计算获得所述物体从所述初始点移动到所述终止点，所述物体分别在三维空间的X轴、Y轴、Z轴上的位移：

其中：L为所述终止点与所述原点的距离值；α为所述第一夹角；β为所述第二夹角；x、y和z分别为物体从初始点移动到终止点后物体分别在X轴、Y轴和Z轴上的位移。

第二方面，本发明还提供一种位移测量装置，应用于测量物体从初始点移动到所述终止点的三维空间位移；所述测量装置包括：