橋梁撓度儀自動校準系統(tǒng)研制

周志春（福建省計量科學研究院，福建 福州 350003）

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橋梁撓度儀自動校準系統(tǒng)研制

周志春
（福建省計量科學研究院，福建 福州 350003）

摘要：文中研制了一套橋梁撓度儀自動校準裝置，該校準系統(tǒng)由縱橫向電控平移臺、步進電機、光柵尺、運動控制器、無線傳輸模塊、運動控制和數(shù)據(jù)處理軟件組成。校準裝置可實現(xiàn)無線運動控制與測量，實現(xiàn)橋梁撓度儀的自動校準與數(shù)據(jù)處理。電控位移臺的位移測量最大允許誤差可達±0.02mm，可滿足橋梁撓度儀的校準要求。

關鍵詞：橋梁撓度儀；撓度；光柵尺；步進電機；無線控制；校準

1　引言

橋梁撓度儀主要用于橋梁靜態(tài)、動態(tài)撓曲度的測量以及其他建筑物和構筑物的變形及震動位移監(jiān)測。[1]橋梁撓度儀通過光學解析系統(tǒng)將待測光信號解析至線陣CCD上，通過測量檢測靶標在CCD上成像的中心坐標的變化即可精確測量被測橋梁在載荷作用下產(chǎn)生的縱向和橫向位移及其對時間的響應曲線。[2]CCD上每個象素代表的實際位移值，可在測量之前進行標定得到。

2　校準裝置組成

橋梁撓度儀校準裝置由縱橫向電控平移臺、步進電機、光柵尺、運動控制器、無線傳輸模塊、運動控制和數(shù)據(jù)處理軟件組成。校準系統(tǒng)組成見圖1。

圖1　校準系統(tǒng)組成

電控平移臺縱、橫向最大量程為200mm，位移值由光柵尺進行反饋。運動控制器可實現(xiàn)串口有線連接和無線連接的切換，無線傳輸模塊采用Zigbee 2007無線通訊協(xié)議，傳輸距離可達1600m。

3　運動控制和數(shù)據(jù)處理軟件

運動控制和數(shù)據(jù)處理軟件可實現(xiàn)電控位移臺的運動控制、數(shù)據(jù)處理和檢測報告的輸出。系統(tǒng)運行流程圖見圖2。

圖2　系統(tǒng)運行流程圖

運動控制和數(shù)據(jù)處理軟件主界面見圖3。

圖3　程序主界面

軟件可實現(xiàn)步進電機步進運動和連續(xù)運動，步進電機和光柵尺實時位移數(shù)據(jù)顯示在主界面窗口中。同時，可實現(xiàn)手動運動模式和自動運動模式的切換，手動控制模式需要手動采集測量數(shù)據(jù)，自動控制模式下可實現(xiàn)校準數(shù)據(jù)的自動采集。由標準值和實測值計算得到各點的示值誤差，最后繪制誤差曲線和輸出校準報告。

4　試驗數(shù)據(jù)

用該校準系統(tǒng)對一臺BJQN-5B型橋梁撓度儀進行撓度示值誤差校準試驗，將撓度儀分別置于距靶標燈20m和40m處，分別進行縱向（Y向）和橫向（X向）撓度試驗。在零位置收取基準點，測定撓度實測值。按相同的步進（20m時步進為1mm，40m時步進為2mm）移動靶標，移動的位移為標準值，用撓度儀分別測定各位置相對于基準點處的位移值，即為撓度實測值，實測值與標準值之差再減去零點位置的撓度實測值即為各位置撓度測量示值誤差。示值誤差精確到0.01mm，校準數(shù)據(jù)見表1和表2。

表1　20m處縱、橫向撓度測量結果

表2　40m處縱、橫向撓度測量結果

校準完成后，可實現(xiàn)校準報告的自動輸出。表1和表2中20m和40m處縱、橫向撓度校準結果均符合儀器的技術指標要求。

5　結論

文中研制了一套橋梁撓度儀自動校準裝置，經(jīng)試驗驗證，該校準裝置實現(xiàn)了橋梁撓度儀自動校準、數(shù)據(jù)處理和檢測報告輸出功能，校準裝置數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。該校準系統(tǒng)具有較好的實用和推廣價值，自動校準系統(tǒng)的應用將大大提高橋梁撓度儀校準的工作效率，降低勞動強度，減少人為誤差，確保量值準確可靠。

參考文獻

[1]李永強.橋梁荷載試驗中撓度測量方法現(xiàn)狀與展望[S].天津市政工程；2011,01.

[2]張欣禹.橋梁撓度測試儀檢測結果分析[S].世界橋梁；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

作者簡介：周志春，男，福建省計量科學研究院,工程師,碩士

收稿日期：2015-11-16