[实用新型]一种远程位移测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于力学测量技术领域，涉及一种可用于桥梁、大坝、结构件等目标的位移和形变测量装置，特别是一种远程位移测量装置。

背景技术

桥梁、大坝、结构件等目标的变形主要包括静态变形和动态变形，静态变形是指地基下陷、倾斜和应力松弛等变化很慢的变形，动态变形是指由于风、温度、地震及交通负载引起的短期变形，其参数监测对于目标的安全评估分析具有重要的作用。世界上很多国家都投入了很大的人力物力，进行桥梁变形测量技术的研究。

传统的桥梁变形检测的仪器有百分表、千分表、加速计、水准仪、经纬仪等。目前，这些仪器在桥梁验收、定期检测中仍然广泛使用，但是需要专业技术人员，费时、费力，人为误差大，远远不能实现在线、实时、自动、智能测量。近年来，信息技术的蓬勃发展大大带动了桥梁变形测量技术的发展，涌现了许多新技术和新方法，比如激光挠度法和GPS(Global Position System)定位测量法。激光挠度仪能实现亚毫米的位移测量，但是量程仅能达到数十厘米，不能满足跨距较大的用于桥梁大变形的测量，其垂直位移可达米级；GPS定位测量法可实现实时在线测量桥梁的大变形，但是其精度智能达到厘米级，且费用高昂，限制了其推广应用。

自从70年代末期固体图像传感器出现以来，国内外有不少学者以CCD等图像传感器为媒介，将图像处理技术用于桥梁、混凝土梁变形测量的研究。申请号为200820241096.0的中国专利“一种基于机器视觉的桥梁动位移测量装置”公开了一种通过激光源和CCD结合测量大桥动态变形的测量装置，通过在桥梁远端用CCD记录大桥变形过程中激光光束的位置变化，计算得到大桥的变形参数。目前这类位移传感器存在的主要问题是：CCD图像传感器需要与准直激光器联合使用，增加了系统的复杂性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术存在的问题，提出一种基于图像传感器的远程位移测量装置，通过光学成像的方法，监测桥梁等目标上的靶标点位置随时间变化参数，并通过无线发射至远程基站，计算处理得到目标的位移，具有二维实时测量、测量范围大，适合长期、在线、多点和自动测量。

本实用新型的技术内容如下：

一种远程位移测量装置，包括在被测量目标上设定的靶标和在远距离固定支点处设置的远程位移传感器；远程位移传感器包括光学镜头、图像传感器、图像采集卡、GPS接收器和无线数据发射器；图像传感器的输出端与图像采集卡的输入端相联，图像采集卡的输出端和GPS接收器的输出端与无线数据发射器的同步发射端相联；光学镜头瞄准被测量目标上设置的靶标。

上述远程位移测量装置中，靶标为测量目标上的一个特定图案。

上述远程位移测量装置中，靶标为连续工作的加电靶标。

上述远程位移测量装置中，加电靶标为排成特殊形状的LED或LD灯带。

上述远程位移测量装置中，图像传感器为CCD或CMOS传感器。

上述远程位移测量装置中，无线数据发射器为无线GPRS系统或3G无线网络传输模块。

上述远程位移测量装置中，光学镜头为变焦距镜头。

本实用新型具有的技术效果如下：

1、本实用新型采用图像传感器获取被测量目标上靶标的图像，并通过远端的计算机处理获得桥梁的位移参数，具有原理简单可靠、二维实时测量、

价格低等特点，适用于合长期、在线、多点测量。

2、本实用新型设置有无线数据发射器，可将测量的结果通过GPRS系统、3G无线网络等无线传输系统传输至远端的值班室，满足了远程无人值守全天候的野外工作要求。

3、本实用新型的光学镜头采用变焦镜头，自适应测量距离、测量量程大、测量范围大，对测量目标具有良好的适应性。

4、本实用新型的测量系统对靶标要求不高，可采用测量目标上的一个特定图案或加电靶标；如果采用加电的LED或LD灯带作为靶标，则可以实现24小时全天候的工作，测量精度也相应提高。

5、本实用新型将GPS的时间基准信号与图像传感器的数据同步传输至远端处理设备，后续数据处理中可根据GPS的时间基准信号将图像传感器数据和桥梁其他的监测传感器（如振动、应变、应力等）进行同步数据融合，方便了后续处理和给出全面准确的测量结果。

附图说明

图1为本实用新型一种远程位移测量装置的原理示意图；

附图标记如下：

1－光学镜头；2－图像传感器；3－靶标；4－被测目标；5－无线数据发射器；6－GPS接收器；7－图像采集卡。