[发明专利]一种三维空间位置连续变化组合测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种三维空间位置连续变化组合测量装置及测量方法。该装置包括：定位传感器、三向倾角传感器、连续变形测量管、固定模块、应变传感光纤和数据采集处理模块，所述定位传感器、三向倾角传感器、连续变形测量管通过所述固定模块直接或间接固定在被测目标上，所述应变传感光纤布设在所述连续变形测量管上，所述数据采集处理模块用于接收所述定位传感器、所述三向倾角传感器、所述连续变形测量管的采集数据，计算确定被测目标在三维空间的位置连续变化值。本发明可实现对目标进行三维空间位置连续变化测量，可覆盖被测目标全长，可完整获取平移、转动、变形三类位移分量，测量结果信息完备，避免了监测盲区，提升了结构安全监测水平。

技术领域

本发明属于结构安全监测技术领域，更具体地，涉及一种三维空间位置连续变化组合测量装置及测量方法。

背景技术

在桥梁、管道、隧道等长距离工程结构的长期服役过程中，由于材料老化、疲劳加载、基础沉降、支座位移、偏心荷载等多种因素作用，结构逐渐发展出复杂的空间位置变化，若不及时监测，将出现桥梁落梁、管道开裂、隧道垮塌等严重后果。但是，目前对于结构三维空间位置变化的监测手段仍有不足，主要体现在，第一，覆盖能力不足，无法连续覆盖被测目标，只能单点测量；第二，参量缺失，结构体三维空间位置变化由三类位移参量构成，分别是整体平动、整体转动、连续变形，但是目前的技术手段只片面的测量其中一个或两个参量，无法做到三类参量全覆盖。空间位置的缺失，造成了监测盲区，位移参量的缺失，造成了监测风险，因此，急需发展全面、安全的新型结构安全监测技术，获取目标结构三维空间位置连续变化，提成结构安全保障水平。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种三维空间位置连续变化组合测量装置及测量方法，可实现对目标进行三维空间位置连续变化测量。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种三维空间位置连续变化组合测量装置，包括：定位传感器(1)、三向倾角传感器(2)、连续变形测量管(3)、固定模块(4)、应变传感光纤(5)和数据采集处理模块，所述连续变形测量管(3)为弹性高于预设值的弹性管，所述定位传感器(1)、三向倾角传感器(2)、连续变形测量管(3)通过所述固定模块(4)直接或间接固定在被测目标上，所述应变传感光纤(5)布设在所述连续变形测量管(3)上，所述数据采集处理模块用于接收所述定位传感器(1)、所述三向倾角传感器(2)、所述连续变形测量管(3)的采集数据，根据采集数据计算确定被测目标在三维空间的位置连续变化值。

进一步地，所述数据采集处理模块包括分布式光纤应变测量仪(6)、定位传感器数据采集仪(7)、倾角数据采集仪(8)和数据分析单元(9)，所述分布式光纤应变测量仪(6)用于获取所述应变传感光纤(5)的应变测量数据，所述定位传感器数据采集仪(7)用于获取所述定位传感器(1)的位置测量数据，所述倾角数据采集仪(8)用于获取所述三向倾角传感器(2)的倾角测量数据，所述数据分析单元(9)用于根据所述分布式光纤应变测量仪(6)、所述定位传感器数据采集仪(7)、所述倾角数据采集仪(8)的采集数据计算确定被测目标的三维空间位置连续变化值。

进一步地，所述连续变形测量管(3)为PVC管或ABS管。

进一步地，在所述连续变形测量管(3)内壁均匀布设多条所述应变传感光纤(5)，所述应变传感光纤(5)均与所述连续变形测量管(3)中轴线平行。

进一步地，所述应变传感光纤(5)为利用光散射原理可以实现分布式应变测量的传感光纤。

进一步地，所述固定模块(4)包括安装孔(41)和约束框(42)，所述安装孔(41)用于将所述固定模块(4)固定在被测目标上，所述约束框(42)的内表面与所述变形测量管(3)横截面外径相切，所述约束框(42)与所述变形测量管(3)为点接触，以对所述变形测量管(3)施加点荷载和点约束。

进一步地，所述约束框(42)的材料为刚性金属圆棒。