桥梁挠度仪自动校准系统研制

周志春（福建省计量科学研究院，福建 福州 350003）



桥梁挠度仪自动校准系统研制

周志春
（福建省计量科学研究院，福建 福州 350003）

摘要：文中研制了一套桥梁挠度仪自动校准装置，该校准系统由纵横向电控平移台、步进电机、光栅尺、运动控制器、无线传输模块、运动控制和数据处理软件组成。校准装置可实现无线运动控制与测量，实现桥梁挠度仪的自动校准与数据处理。电控位移台的位移测量最大允许误差可达±0.02mm，可满足桥梁挠度仪的校准要求。

关键词：桥梁挠度仪；挠度；光栅尺；步进电机；无线控制；校准

1　引言

桥梁挠度仪主要用于桥梁静态、动态挠曲度的测量以及其他建筑物和构筑物的变形及震动位移监测。[1]桥梁挠度仪通过光学解析系统将待测光信号解析至线阵CCD上，通过测量检测靶标在CCD上成像的中心坐标的变化即可精确测量被测桥梁在载荷作用下产生的纵向和横向位移及其对时间的响应曲线。[2]CCD上每个象素代表的实际位移值，可在测量之前进行标定得到。

2　校准装置组成

桥梁挠度仪校准装置由纵横向电控平移台、步进电机、光栅尺、运动控制器、无线传输模块、运动控制和数据处理软件组成。校准系统组成见图1。

图1　校准系统组成

电控平移台纵、横向最大量程为200mm，位移值由光栅尺进行反馈。运动控制器可实现串口有线连接和无线连接的切换，无线传输模块采用Zigbee 2007无线通讯协议，传输距离可达1600m。

3　运动控制和数据处理软件

运动控制和数据处理软件可实现电控位移台的运动控制、数据处理和检测报告的输出。系统运行流程图见图2。

图2　系统运行流程图

运动控制和数据处理软件主界面见图3。

图3　程序主界面

软件可实现步进电机步进运动和连续运动，步进电机和光栅尺实时位移数据显示在主界面窗口中。同时，可实现手动运动模式和自动运动模式的切换，手动控制模式需要手动采集测量数据，自动控制模式下可实现校准数据的自动采集。由标准值和实测值计算得到各点的示值误差，最后绘制误差曲线和输出校准报告。

4　试验数据

用该校准系统对一台BJQN-5B型桥梁挠度仪进行挠度示值误差校准试验，将挠度仪分别置于距靶标灯20m和40m处，分别进行纵向（Y向）和横向（X向）挠度试验。在零位置收取基准点，测定挠度实测值。按相同的步进（20m时步进为1mm，40m时步进为2mm）移动靶标，移动的位移为标准值，用挠度仪分别测定各位置相对于基准点处的位移值，即为挠度实测值，实测值与标准值之差再减去零点位置的挠度实测值即为各位置挠度测量示值误差。示值误差精确到0.01mm，校准数据见表1和表2。

表1　20m处纵、横向挠度测量结果

表2　40m处纵、横向挠度测量结果

校准完成后，可实现校准报告的自动输出。表1和表2中20m和40m处纵、横向挠度校准结果均符合仪器的技术指标要求。

5　结论

文中研制了一套桥梁挠度仪自动校准装置，经试验验证，该校准装置实现了桥梁挠度仪自动校准、数据处理和检测报告输出功能，校准装置数据稳定可靠。该校准系统具有较好的实用和推广价值，自动校准系统的应用将大大提高桥梁挠度仪校准的工作效率，降低劳动强度，减少人为误差，确保量值准确可靠。

参考文献

[1]李永强.桥梁荷载试验中挠度测量方法现状与展望[S].天津市政工程；2011,01.

[2]张欣禹.桥梁挠度测试仪检测结果分析[S].世界桥梁；2012,02.

Research on Automatic Calibration System for Bridge Deflection Instrument

ZHOU Zhi-Chun
(Fujian Institute of Metrology, Fuzhou 350003, Fujian, China)

Abstract:A automatic calibration device for bridge deflection instrument has been developed in this paper, the automatic calibration device consist of vertical and horizontal electric platform, stepper motor, grating ruler, motion controller, wireless transmission module, motion control and data processing software.Calibration device can realize wireless motion control and measurement, realize automatic calibration and data processing.The maximum permissible error of electric displacement platform can achieve+/-0.02 mm, it is feasible for bridge deflection instrument calibration.

Key Words:Bridge deflection instrument;Deflection;Grating ruler;Stepper motor;Wireless control;Calibration

作者简介：周志春，男，福建省计量科学研究院,工程师,硕士

收稿日期：2015-11-16