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申请/专利权人：中新国际联合研究院

摘要：本发明公开了一种用于测量结构挠度的装置及方法，该装置包括单摆系统、阻尼系统、电子标尺，单摆系统包括吊杆、激光器、装置外壳和下摆部分，激光器安装在装置外壳中，在单摆系统稳定时，激光器射出水平准直光束；单摆系统的下摆部分放置在阻尼系统中，用于通过增大阻尼比消除振动；电子标尺包括水准尺、成像装置和单片机，成像装置包括透镜和图像传感器；单摆系统与电子水准尺平行放置，激光器发出的水平光束射入到透镜上，经过透镜的缩放后投射至图像传感器的感光点阵上，单片机通过图像传感器获取的数据推算出水平或者竖向的挠度；吊杆的长度受控调整，使装置的结构阻尼大于体系自由振动反应中不出现往复振动所需的最小阻尼值。

主权项：1.一种用于测量结构挠度的装置，其特征在于，所述装置包括单摆系统、阻尼系统、电子标尺；所述单摆系统包括吊杆、激光器、装置外壳和下摆部分，其中，所述激光器安装在装置外壳中，所述吊杆与装置外壳、激光器与吊杆采用铰接，所述激光器与下摆部分成90度固接，在单摆系统稳定时，激光器射出水平准直光束；所述单摆系统的下摆部分放置在阻尼系统中，用于通过增大阻尼比消除振动；所述电子标尺包括水准尺、成像装置和单片机组成，所述成像装置包括透镜和图像传感器，该成像装置在水准尺上受控滑动；所述单摆系统与电子水准尺平行放置，所述激光器发出的水平光束射入到电子标尺的透镜上，经过透镜的缩放后投射至图像传感器的感光点阵上，利用高斯成像原理，所述单片机通过图像传感器上光斑竖向位置推算出入射光束在透镜中的位置，进而得到水平或者竖向的挠度；其中，根据图像传感器上光斑竖向位置推算出入射光束在透镜中的位置的推算过程如下：假设透镜焦距为f、透镜和图像传感器的距离为f+d，图像传感器获取变形前光束射入时的h1，获取变形后光束射入的h2，通过以下计算即可得到挠度变形Δ：变形前推算出光束在透镜内的高度H1为变形后推算出光束在透镜内的高度H2为此处即可求得变形前后的挠度，挠度用Δ表示为Δ＝H2-H1在图像传感器上以向上为正向建立坐标系，与透镜主光轴的交点为坐标原点，挠度Δ向下为正，式中H1、h1为负，H2、h2为正；其中，所述吊杆的长度受控调整，使装置的结构阻尼大于体系自由振动反应中不出现往复振动所需的最小阻尼值；所述装置的测量方法包括以下步骤：当装置需要测量一测点的竖向扰动时，单摆系统的下摆部分放置在阻尼系统中，通过阻尼系统使下摆部分的摆动快速停止；所述阻尼系统为盛有高粘度液体的器皿，或者由导体和磁缸构成的磁流变阻尼器，其中导体置于磁缸之中；当单摆系统稳定时处于竖直状态，从而使与其相连的激光器始终射出水平准直光束；通过激光射出水平光束至电子标尺的透镜上，通过透镜缩放至图像传感器感光点阵上，利用高斯成像原理，根据图像传感器上光斑竖向位置推算出入射光束在透镜中的位置；激光器射出水平激光光束至电子标尺的透镜上，通过透镜缩放至图像传感器感光点阵上，利用高斯成像原理，根据图像传感器上光斑竖向位置推算出入射光束在透镜中的位置。

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