CN222505399U - 一种用于结构物的沉降测量试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于结构物的沉降测量试验装置，包括云台、信号发射装置、数据接收装置以及用于调节信号发射装置高度的高度调节机构，所述云台通过高度调节机构安装在结构物上，所述信号发射装置安装在云台上，所述数据接收装置固定在沉降观测点处，信号发射装置发射端与数据接收装置相对，数据接收装置连接有数据采集仪，所述数据采集仪连接有用于分析数据的计算机。本实用新型结构设置合理且简单，测量数据精度高，且整体结构设置不复杂，适用不同结构物的在线实时监测，造价低且安装方便。

Description

一种用于结构物的沉降测量试验装置

技术领域

本发明涉及结构物沉降观测技术领域，特别是涉及一种用于结构物的沉降测量试验装置。

背景技术

沉降监测是土木工程领域一项重要的监测技术，用于监测土地或结构物的沉降情况。在建设期和运营期，沉降监测均具有关键意义，可以帮助工程师和运营者及时了解结构的稳定性和安全性。

当前，沉降监测的原理是通过安装在土体表面或结构物上的监测设备，测量和记录地表或结构物的沉降变化。这些监测设备通常包括测量仪器、传感器、数据采集系统等。通过收集监测数据，工程师可以分析土地或结构物的沉降趋势、速率和幅度，判断是否存在稳定性问题。

沉降监测的方法多种多样，其中建设期常见的包括水准测量、全站仪测量、遥感技术等。水准测量是一种传统而有效的方法，通过测量基准点的高程变化，来推断土地或结构物的沉降情况。全站仪测量则使用精密的光学测量仪器，可以测量地面点的三维坐标变化，从而准确描绘土地或结构物的沉降情况。遥感技术则利用卫星或航空器获取的图像数据，通过图像解译和分析来研究土地或结构物的沉降情况。而运营期常见的包括遥感技术、静力水准仪、压差计等。其中精力水准仪是根据连通器的原理，通过液面变化来获取土地或结构物的沉降情况。压差计是通过在两个不同位置上测量压力差异，推算土地或结构物的沉降情况。然而，上述几种监测方法在结构物沉降监测特别是结构物运营期长期连续监测过程中，存在着成本高、安装繁琐、响应缓慢、稳定性差等问题，一定程度上直接影响了后期数据分析结果。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于结构物长期沉降量测量的试验装置，尤其是箱型梁体结构沉降量监测，本实用新型通过激光扫描的方式，可实现结构物沉降的实时测量，解决了目前监测设备按照繁琐、响应缓慢且稳定性差的技术难题，具有能够长期监测使用的优点，技术方案如下：

一种用于结构物的沉降测量试验装置，包括云台、信号发射装置、数据接收装置以及用于调节信号发射装置高度的高度调节机构，所述云台通过高度调节机构安装在结构物上，所述信号发射装置安装在云台上，所述数据接收装置固定在沉降观测点处，信号发射装置发射端与数据接收装置相对，数据接收装置连接有数据采集仪，所述数据采集仪连接有用于分析数据的计算机。

优选的，所述云台为三轴稳定云台，云台包括X轴组件、Z轴组件以及Y轴组件，所述Z轴组件与高度调节机构固定连接，所述X轴组件与Z轴组件转动端连接，所述Y轴组件与X轴组件转动端连接，所述信号发射装置与Y轴组件转动端连接。

优选的，所述信号发射装置为半导体激光器，所述数据接收装置为光信号接收装置。

优选的，所述高度调节机构包括固定板和调节板，所述调节板呈L型，调节板水平部分与云台固定连接，调节板竖直部分沿竖向设有至少一个第一调节孔，所述固定板一端通过安装板与结构物固定连接，固定板上沿竖向设有多个第二调节孔，所述固定板和调节板通过螺栓、第一调节孔以及第二调节孔的配合连接。

优选的，所述高度调节机构包括固定筒、调节套以及调节杆，所述固定筒一端通过安装板与结构物固定连接，固定筒另一端设有开口，固定筒内设有滑动腔，所述滑动腔与开口连通，滑动腔两侧设有滑槽；

所述调节杆外壁设有外螺纹，调节杆一端通过连接板与云台固定连接，调节杆另一端滑动设置在滑动腔内，所述调节杆位于滑动腔内的外壁两端设有滑块，两个所述滑块分别滑动设置在两个滑槽中；

所述调节杆外壁螺纹连接有调节套，所述调节套与固定筒转动连接。

优选的，所述固定筒外壁固定有电机，所述电机输出端连接有齿轮，所述调节套外壁设有外齿轮，所述齿轮与外齿轮啮合。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型现场只需要安装高度调节装置、信号发射装置以及数据接收装置，可有效避免以往监测设备需要通铺水管、灌注防冻液等工作，安装、维护方便，提高了工作效率，降低了维护成本；

2、本实用新型的信号发射装置安装在稳定云台上，确保信号发射装置始终保持水平，可有效减少结构振动对测量结果的影响以及结构倾斜造成的数据误差，提高测量精度；

3、本实用新型通过激光束打点标记的方式获取监测结果，与以往通过液面变化反馈监测数据相比，响应迅速，能够获取实时监测数值，更加有利于分析结构性能。

4、本实用新型结构设置合理且简单，测量数据精度高，且整体结构设置不复杂，适用不同结构物的在线实时监测，具有造价低、安装方便、可复制、可推广等优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例一整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例一高度调节结构与云台及信号发射装置连接后立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例二高度调节结构示意图；

图4为本实用新型实施例二高度调节结构剖视图。

图中标号：1、信号发射装置；2、云台；21、Z轴组件；22、X轴组件；23、Y轴组件；3、第一高度调节机构；31、固定板；32、调节板；4、安装板；5、数据接收装置；6、第二高度调节机构；61、固定筒；62、调节套；63、调节杆；64、连接板；7、箱型梁体结构顶板；8、桥墩；9、第二调节孔；10、螺栓。

具体实施方式

为了使本实用新型更为清楚、明白，以下结合附图说明和实施例，对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明，应当了解，所给出的实施例仅仅为实现方式的其中两种，并不代表所有实施例。

在本文中，“上、下、内、外、水平、竖向”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定。

实施例一：

结合附图1和附图2说明，本实用新型实施例一提供的一种用于结构物的沉降测量试验装置，包括云台2、信号发射装置1、数据接收装置5以及用于调节信号发射装置1高度的高度调节机构，所述云台2通过高度调节机构安装在结构物上，所述信号发射装置1安装在云台2上，所述数据接收装置5固定在沉降观测点处，具体地，所述信号发射装置1为半导体激光器，所述数据接收装置5为光信号接收装置；所述信号发射装置1发射端与数据接收装置5相对，数据接收装置5连接有数据采集仪，所述数据采集仪连接有用于分析数据的计算机。

具体地，所述云台2为三轴稳定云台2，云台2包括X轴组件22、Z轴组件21以及Y轴组件23，所述Z轴组件21与高度调节机构固定连接，所述X轴组件22与Z轴组件21转动端连接，所述Y轴组件23与X轴组件22转动端连接，所述信号发射装置1与Y轴组件23转动端连接。其中X轴组件22即为云台2的俯仰轴，Z轴组件21即为云台2的偏航轴，Y轴组件23即为云台2的横滚轴；云台2能够自动进行姿态调整，确保信号发射装置1始终处于水平状态，保持信号发射装置1的平衡稳定，可避免结构振动等对测量结果造成的影响。所述三轴稳定云台2为现有设备，如无人机用拍摄云台2，在此不做赘述。

具体地，所述高度调节机构为第一高度调节机构3，第一高度调节机构3包括固定板31和调节板32，所述调节板32呈L型，调节板32水平部分与云台2固定连接，调节板32竖直部分沿竖向设有至少一个第一调节孔，第一调节孔数量优选两个，所述固定板31一端通过安装板4与结构物固定连接，安装板4与结构物可通过膨胀螺栓10连接，所述固定板31上沿竖向设有多个第二调节孔9，所述固定板31和调节板32通过螺栓10、第一调节孔以及第二调节孔9的配合连接。需要调节信号发射装置1高度时，只需将螺栓10从两个调节孔中拧出，沿竖向移动调节板32，调节板32位置调整好后，将螺栓10拧入第一调节孔以及第一调节孔当前位置对应的第二调节孔9中即可，从而完成信号发射装置1高度的调节。再具体地，所述第一调节孔和第二调节孔9均可设置为与螺栓10匹配的螺纹孔，或将第一调节孔和第二调节孔9均设置为通孔，螺栓10穿过两个通孔后，在螺栓10外壁螺纹连接螺母，通过螺母与螺栓10的配合来连接固定板31和调节板32。

使用时，以箱型梁体结构为例，将所述云台2通过高度调节机构安装在箱型梁体结构顶板7的底部，信号发射装置1安装在云台2上，通过高度调节机构调节好信号发射装置1的高度，启动信号发射装置1发射激光，通过激光在桥墩8上的照射点确定打点位置（即沉降观测点），在打点位置安装数据接收装置5，将数据接收装置5固定在桥墩8上，具体地，可通过膨胀螺栓10将数据接收装置5固定在桥墩8上。

监测过程中，数据接收装置5实时接收信号发射装置1发出的激光，数据接收装置5将光信号转化为电信号，并将电信号输出给数据采集仪，数据采集仪将数据采集装置传递过来的电信号转化为数字信号；当结构物发生沉降，信号发射装置1发射在数据接收装置5处的激光会产生位置变化，不同位置下数据接收装置5接收不同的光信号，不同的光信号对应不同的数字信号，数据采集仪从而能够得到不同时刻观测点位置的数值变化，记录产生的沉降变化情况，具体地，试验装置安装过程中，可将激光初始打点位置作为0，后期监测过程中，通过激光打点位置相对初始位置的变化，判断激光变化后的位置，获得不同的光信号，从而获得不同时刻观测点位置的数值；数据采集仪将数据传递给数据分析计算机，通过分析软件可以获取观测点位实时沉降值及一段时间内的变化曲线，供技术人员进行分析。

实施例二：

结合附图3和附图4说明，本实用新型实施例二提供的一种用于结构物的沉降测量试验装置，本实施例提供的沉降测量试验装置与实施例一中沉降测量试验装置的基本结构性质一致，不同的是本实施例中所述高度调节机构为第二高度调节机构6，所述第二高度调节机构6包括固定筒61、调节套62以及调节杆63，所述固定筒61一端通过安装板4与结构物固定连接，固定筒61另一端设有开口，固定筒61内设有滑动腔，所述滑动腔与开口连通，滑动腔两侧设有滑槽；

所述调节杆63外壁设有外螺纹，调节杆63一端通过连接板64与云台2固定连接，调节杆63另一端滑动设置在滑动腔内，所述调节杆63位于滑动腔内的外壁两端设有滑块，两个所述滑块分别滑动设置在两个滑槽中；

所述调节杆63外壁螺纹连接有调节套62，所述调节套62与固定筒61转动连接。

由于调节套62位置固定，调节杆63与调节套62螺纹连接，且调节杆63受滑槽限制无法转动，当调节套62转动时，调节杆63会上下移动，因此在需要调节信号发射装置1的高度时，只需拧动调节套62即可实现对信号发生装置高度的调节，相对于第一高度调节机构3，第二高度调节机构6的调节方式更为简单方便，无需拆装螺栓10，且调节精度更高。

具体地，所述固定筒61外壁固定有电机，所述电机输出端连接有齿轮，所述调节套62外壁设有外齿轮，所述齿轮与外齿轮啮合。通过电机驱动齿轮转动，齿轮通过外齿轮带动调节套62转动，通过电机的正转/反转实现调节套62的正转/反转，从而实现调节杆63的上移或下移；所述电机可与驱动器连接，驱动器与控制器连接，控制器与计算机连接，通过计算机控制电机的启停以及正转/反转，从而实现对信号发射器高度的远程调节，无需工作人员到结构物处（如箱型梁体结构顶板7的底部）进行信号发射器高度的调节，安全性更高，使用更为方便。利用计算机控制电机动作为常规技术，在此不做赘述。

尽管已经出示和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用于结构物的沉降测量试验装置，其特征在于：包括云台（2）、信号发射装置（1）、数据接收装置（5）以及用于调节信号发射装置（1）高度的高度调节机构，所述云台（2）通过高度调节机构安装在结构物上，所述信号发射装置（1）安装在云台（2）上，所述数据接收装置（5）固定在沉降观测点处，信号发射装置（1）发射端与数据接收装置（5）相对，数据接收装置（5）连接有数据采集仪，所述数据采集仪连接有用于分析数据的计算机。

2.根据权利要求1所述的一种用于结构物的沉降测量试验装置，其特征在于：所述云台（2）为三轴稳定云台（2），云台（2）包括X轴组件（22）、Z轴组件（21）以及Y轴组件（23），所述Z轴组件（21）与高度调节机构固定连接，所述X轴组件（22）与Z轴组件（21）转动端连接，所述Y轴组件（23）与X轴组件（22）转动端连接，所述信号发射装置（1）与Y轴组件（23）转动端连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于结构物的沉降测量试验装置，其特征在于：所述信号发射装置（1）为半导体激光器，所述数据接收装置（5）为光信号接收装置。

4.根据权利要求1所述的一种用于结构物的沉降测量试验装置，其特征在于：所述高度调节机构包括固定板（31）和调节板（32），所述调节板（32）呈L型，调节板（32）水平部分与云台（2）固定连接，调节板（32）竖直部分沿竖向设有至少一个第一调节孔，所述固定板（31）一端通过安装板（4）与结构物固定连接，固定板（31）上沿竖向设有多个第二调节孔（9），所述固定板（31）和调节板（32）通过螺栓（10）、第一调节孔以及第二调节孔（9）的配合连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于结构物的沉降测量试验装置，其特征在于：所述高度调节机构包括固定筒（61）、调节套（62）以及调节杆（63），所述固定筒（61）一端通过安装板（4）与结构物固定连接，固定筒（61）另一端设有开口，固定筒（61）内设有滑动腔，所述滑动腔与开口连通，滑动腔两侧设有滑槽；

所述调节杆（63）外壁设有外螺纹，调节杆（63）一端通过连接板（64）与云台（2）固定连接，调节杆（63）另一端滑动设置在滑动腔内，所述调节杆（63）位于滑动腔内的外壁两端设有滑块，两个所述滑块分别滑动设置在两个滑槽中；

所述调节杆（63）外壁螺纹连接有调节套（62），所述调节套（62）与固定筒（61）转动连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于结构物的沉降测量试验装置，其特征在于：所述固定筒（61）外壁固定有电机，所述电机输出端连接有齿轮，所述调节套（62）外壁设有外齿轮，所述齿轮与外齿轮啮合。