專利名稱：外引電容式測(cè)量地面微量水平振動(dòng)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水平振動(dòng)的測(cè)量裝置，特別涉及一種外引電容式位移傳感器及振動(dòng)測(cè)試，適用于地面微量振動(dòng)的測(cè)量。
背景技術(shù)：
高壩泄流結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期泄流荷載作用下極易發(fā)生疲勞或振動(dòng)破壞，嚴(yán)重影響工程的正常運(yùn)行和效益的發(fā)揮。因此必須尋找有效的檢測(cè)手段，以快速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)水工結(jié)構(gòu)中存在的隱患及病害，有效預(yù)報(bào)其安全狀況，對(duì)其運(yùn)行的可靠性進(jìn)行評(píng)估。因此，如何精確、便捷地獲取結(jié)構(gòu)的振動(dòng)信息是水工結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要前提?，F(xiàn)有的振動(dòng)測(cè)試手段均是對(duì)振動(dòng)結(jié)構(gòu)安裝位移或加速度傳感器，以獲取結(jié)構(gòu)的振動(dòng)參數(shù)。有些大體積混凝土微量振動(dòng)時(shí)，水平向振動(dòng)不能用位移或加速度傳感器進(jìn)行測(cè)量。 在結(jié)構(gòu)的微量位移測(cè)試中存在一種非接觸式電容型位移傳感器，這種傳感器一般結(jié)構(gòu)包括測(cè)量電極、屏蔽保護(hù)電極兩部分組成。其進(jìn)行位移測(cè)量的原理方法和儀器也很多。如電容運(yùn)算法、電容諧振法等等，通過(guò)變換將被測(cè)位移轉(zhuǎn)換為電量輸出。以電容運(yùn)算法測(cè)
量?jī)x為例:該儀器的測(cè)量原理是以電容運(yùn)算法的電壓輸出匕=v H。其中，Vb為儀器
C0 XcrXu
電路的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)電壓；cb為儀器電路中的標(biāo)準(zhǔn)電容。由公式可以看出其電壓輸出與被測(cè)位移成正比。非接觸式電容型位移傳感器具有很多優(yōu)良的特性，應(yīng)用十分廣泛，但不適用于大體積物體振動(dòng)的測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是針對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)中存在的大體積混凝土微量水平振動(dòng)難以精確測(cè)試的的不足，提供一種制作簡(jiǎn)便，能夠便捷、精確地測(cè)量水工結(jié)構(gòu)的微量振動(dòng)的外引電容式測(cè)量地面水平振動(dòng)的裝置。本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。一種外引電容式測(cè)量地面微量水平振動(dòng)的裝置，由標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器11、外引電容式傳感器12、負(fù)反饋運(yùn)算放大器13和低通濾波器及顯示系統(tǒng)14組成；所述外引電容式傳感器12包括測(cè)量電極和屏蔽電極，其特征在于，在振動(dòng)地面上設(shè)置有外引銅柱5，在外引銅柱5頂端兩個(gè)相互垂直的豎直面分別設(shè)置有電容片4，各自作為電容的一個(gè)電極；在銅柱5的外圍、方圓2m2的位置設(shè)置有隔振溝8，隔振溝8為封閉的長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，其深度為lm，寬度為O. 2m ;所述隔振溝8的外側(cè)的對(duì)稱位置設(shè)置有鋼柱A6和鋼柱B10，兩鋼柱的頂端設(shè)置有鋼梁7，在鋼梁7的下面設(shè)置有測(cè)量電極1、屏蔽電極2和屏蔽電極殼3 ;屏蔽電極2呈90°對(duì)折形狀，屏蔽電極殼3的兩端垂直位置設(shè)置有一對(duì)測(cè)量電極1，所述一對(duì)測(cè)量電極I與兩個(gè)電容片4相對(duì)應(yīng)；在隔振溝8的封閉范圍內(nèi)具有激勵(lì)源9 ;所述外引電容式傳感器12的前端與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器11相連接，外引電容式傳感器12的后端依次連接負(fù)反饋運(yùn)算放大器13和低通濾波器及顯不系統(tǒng)14。
所述隔振溝8也可以是封閉的任意形狀。所述銅柱5的為高度5cm、直徑O. 5cm的圓柱體。所述鋼柱A6和鋼柱BlO為高度10cm、直徑Icm的圓柱體。本發(fā)明的有益效果是，不僅具備現(xiàn)有的電容型非接觸式位移測(cè)量方法所具有的無(wú)接觸測(cè)量誤差、摩擦熱噪聲和熱損耗；還具備測(cè)量速度快、頻率響應(yīng)好、信噪比高和輸入能量低的特點(diǎn)。此外本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，改進(jìn)了普通電容型位移傳感器只能測(cè)試一個(gè)方向位移的缺點(diǎn)，可以同時(shí)測(cè)試水平面上兩個(gè)相互垂直方向的振動(dòng)，因此可專門用于現(xiàn)有傳感器無(wú)法精確測(cè)試的地面微量的水平振動(dòng)。


圖1為本發(fā)明外引電容式傳感器的正視圖；圖2為圖1的外引電容式傳感器的俯視圖；圖3為一種外引電容式測(cè)量地面微量水平振動(dòng)的裝置的結(jié)構(gòu)框圖。本發(fā)明的附圖標(biāo)記如下1-測(cè)量電極2-屏蔽電極3-屏蔽電極殼4-電容片5-外引銅柱6-鋼柱A7-鋼梁8-隔振溝9-激勵(lì)源10-鋼柱B11-標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器12-外引電容式傳感器13-負(fù)反饋運(yùn)算放大器14-低通濾波器及顯示系統(tǒng)
具體實(shí)施例方式本發(fā)明充分利用了結(jié)構(gòu)振動(dòng)的特點(diǎn)，對(duì)于豎直固定在地面上的小質(zhì)量柱體，當(dāng)?shù)孛娴恼駝?dòng)頻率遠(yuǎn)小于柱體的自振頻率時(shí)，柱體的振動(dòng)情況與地面的振動(dòng)完全一致。此外本發(fā)明的測(cè)試裝置采用電容式傳感器，可以同時(shí)測(cè)試水平面上兩個(gè)垂直方向的振動(dòng)。外引電容式測(cè)量地面微量水平振動(dòng)裝置的工作原理是，電壓輸出
權(quán)利要求
1.一種外引電容式測(cè)量地面微量水平振動(dòng)的裝置，由標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器(11)、外引電容式傳感器(12)、負(fù)反饋運(yùn)算放大器(13)和低通濾波器及顯示系統(tǒng)(14)組成；所述外引電容式傳感器(12)包括測(cè)量電極和屏蔽電極，其特征在于，在振動(dòng)地面上設(shè)置有外引銅柱(5)，在外引銅柱(5)頂端兩個(gè)相互垂直的豎直面分別設(shè)置有電容片(4)，各自作為電容的一個(gè)電極；在銅柱(5)的外圍、方圓2m2的位置設(shè)置有隔振溝(8)，隔振溝(8)為封閉的長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，其深度為lm，寬度為0.2m;所述隔振溝(8)的外側(cè)的對(duì)稱位置設(shè)置有鋼柱A (6)和鋼柱B (10)，兩鋼柱的頂端設(shè)置有鋼梁(7)，在鋼梁(7)的下面設(shè)置有測(cè)量電極(I)、屏蔽電極(2)和屏蔽電極殼(3);屏蔽電極(2) 90°對(duì)折形狀，屏蔽電極殼(3)的兩端垂直位置設(shè)置有一對(duì)測(cè)量電極(1)，所述一對(duì)測(cè)量電極(I)與兩個(gè)電容片(4)相對(duì)應(yīng)；在隔振溝(8)的封閉范圍內(nèi)具有激勵(lì)源(9);所述外引電容式傳感器(12)的前端與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器(11)相連接，外引電容式傳感器(12)的后端依次連接負(fù)反饋運(yùn)算放大器(13)和低通濾波器及顯示系統(tǒng)(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的外引電容式測(cè)量地面微量水平振動(dòng)的裝置，其特征在于，所述隔振溝(8)也可以是封閉的任意形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的外引電容式測(cè)量地面微量水平振動(dòng)的裝置，其特征在于，所述銅柱(5)的為高度5cm、直徑0. 5cm的圓柱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的外引電容式測(cè)量地面微量水平振動(dòng)的裝置，其特征在于，所述鋼柱A (6)和鋼柱B (10)為高度10cm、直徑Icm的圓柱體。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種外引電容式測(cè)量地面微量水平振動(dòng)的裝置，由標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器(11)、外引電容式傳感器(12)、負(fù)反饋運(yùn)算放大器(13)和低通濾波器及顯示系統(tǒng)(14)組成；所述外引電容式傳感器包括地面上設(shè)置的外引銅柱(5)，及其頂端設(shè)置的電容片(4)，在銅柱的外圍、方圓2m2處設(shè)置有隔振溝(8)，隔振溝的外側(cè)設(shè)置有鋼柱A(6)和鋼柱B(10)，兩鋼柱的頂端設(shè)置有鋼梁(7)，鋼梁的下面設(shè)置有測(cè)量電極(1)、屏蔽電極(2)和屏蔽電極殼(3)，隔振溝(8)的封閉范圍內(nèi)具有激勵(lì)源(9)；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，便于兩個(gè)垂直方向的水平振動(dòng)的同時(shí)測(cè)量，可專門用于精確測(cè)試地面微量的水平振動(dòng)。
文檔編號(hào)G01H11/06GK103017890SQ20121055699
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者練繼建, 于通順, 張龑 申請(qǐng)人:天津大學(xué)