光电位移挠度计是一种基于光电图像法和远距离成像技术的高精度监测仪器。它通过非接触方式测量桥梁在荷载作用下的位移变化,能够同时监测静态和动态挠曲度。
这项技术融合了光电子技术、数字图像处理和相关算法等多种高新技术,是一种远距离非接触式测量方法。其测量精度高,过程准实时、高速自动数字化。
光电挠度计的工作原理是在桥梁的测点上安装一个目标靶(红外光靶或LED靶标),并在靶上制作一个光学标志点(光标)。通过光学系统把标志点成像在CCD或CMOS接收面阵上。
当桥梁产生挠度或位移时,目标靶也随之移动。通过测量靶上光标点在接收面上成像位置的变化值,就可计算出桥梁实际的挠度/位移量。

其主要技术优势包括:
测量精度高:在20米距离内,测量精度可达±0.01mm,分辨率可达测量范围的1‰。
测量距离远:最远监测距离可达400-500米。
采样频率高:动态采样频率可达500Hz,能够捕获桥梁的高频振动。
非接触测量:不需要接触被测结构,不会影响桥梁的正常使用。
环境适应性强:工作温度范围可达-40℃~+85℃,防护等级可达IP67,能够适应各种恶劣环境。
相比于传统监测方法,光电位移挠度计在现代桥梁监测中展现出多重优势:
高精度与高可靠性
光电位移挠度计采用微米级高精度测量,能够精确捕捉桥梁最微小的变形。这种精度对于早期发现桥梁结构问题至关重要。
多断面多测点自动测量
一套系统可以同时监测1-1000个靶标,实现大空间、多断面、多测点的自动化监测。这大大提高了监测效率和数据全面性。
动静态兼顾的综合监测
光电挠度计既能测量桥梁的静挠度(加载车辆静止状态下的挠度值),也能测量动挠度(行驶车辆通过时的实时位移),并可计算桥梁的冲击系数和自振频率。
适应复杂环境
无论桥梁是跨越江河湖海还是峡谷,光电位移挠度计都能很好地适应。一些产品采用特殊波段成像,无需补光,即使在夜间也能正常工作。
实现长期自动化监测
系统支持在线监测预警,可外接控制设备,实现数据的远程传输和实时分析。这为桥梁的长期健康监测提供了可靠保障。
光电位移挠度计技术已广泛应用于多种场景:
桥梁施工控制监测:确保施工过程中桥梁结构安全。
现有桥梁动静载试验:评估桥梁承载能力。
桥梁竣工验收与鉴定:提供客观准确的检测数据。
特殊桥梁检测:如浮桥、吊桥等特殊桥梁的监测。
大型结构物监测:高层建筑、电视塔、大坝、码头等的变形与振动位移监测。

随着技术进步,光电位移挠度计也在不断创新发展。近年来,桥梁结构轻量化监测成为一种新兴方法。
其核心理念是通过小型化、低功耗、无线化的AI传感器设备与数据分析技术结合,实现桥梁结构健康安全及预警系统的高效部署和低成本运行。
一些新型系统还采用了 “边缘端采集及预处理+云端集中处理+人工智能算法” 的架构,大大提高了数据处理效率和分析能力。
国内多项重大桥梁工程已经成功应用光电位移挠度测量系统。证实,这类系统能够满足大跨度桥梁挠度测量的需要,首次在国内实现了桥梁主梁挠度的长期实时自动监测。
随着技术的不断进步和成本的降低,光电位移挠度计正从大型桥梁监测走向更多中小型桥梁的日常监测中,为桥梁安全保驾护航的同时,也在推动着结构健康监测技术的不断飞跃。
未来,随着人工智能、大数据和物联网技术的深度融合,光电位移挠度计将更加智能化、网络化,成为智慧城市和数字交通不可或缺的重要组成部分。