專利名稱：外引電容式測量地面微量水平振動的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種水平振動的測量裝置，特別涉及一種外引電容式位移傳感器及振動測試，適用于地面微量振動的測量。
背景技術：
高壩泄流結構在長期泄流荷載作用下極易發生疲勞或振動破壞，嚴重影響工程的正常運行和效益的發揮。因此必須尋找有效的檢測手段，以快速、準確地發現水工結構中存在的隱患及病害，有效預報其安全狀況，對其運行的可靠性進行評估。因此，如何精確、便捷地獲取結構的振動信息是水工結構運行狀態監測的重要前提。現有的振動測試手段均是對振動結構安裝位移或加速度傳感器，以獲取結構的振動參數。有些大體積混凝土微量振動時，水平向振動不能用位移或加速度傳感器進行測量。 在結構的微量位移測試中存在一種非接觸式電容型位移傳感器，這種傳感器一般結構包括測量電極、屏蔽保護電極兩部分組成。其進行位移測量的原理方法和儀器也很多。如電容運算法、電容諧振法等等，通過變換將被測位移轉換為電量輸出。以電容運算法測
量儀為例:該儀器的測量原理是以電容運算法的電壓輸出匕=v H。其中，Vb為儀器
C0 XcrXu
電路的標準信號電壓；cb為儀器電路中的標準電容。由公式可以看出其電壓輸出與被測位移成正比。非接觸式電容型位移傳感器具有很多優良的特性，應用十分廣泛，但不適用于大體積物體振動的測試。

發明內容
本發明的目的，是針對大壩安全監測中存在的大體積混凝土微量水平振動難以精確測試的的不足，提供一種制作簡便，能夠便捷、精確地測量水工結構的微量振動的外引電容式測量地面水平振動的裝置。本發明通過如下技術方案予以實現。一種外引電容式測量地面微量水平振動的裝置，由標準信號發生器11、外引電容式傳感器12、負反饋運算放大器13和低通濾波器及顯示系統14組成；所述外引電容式傳感器12包括測量電極和屏蔽電極，其特征在于，在振動地面上設置有外引銅柱5，在外引銅柱5頂端兩個相互垂直的豎直面分別設置有電容片4，各自作為電容的一個電極；在銅柱5的外圍、方圓2m2的位置設置有隔振溝8，隔振溝8為封閉的長方形結構，其深度為lm，寬度為O. 2m ;所述隔振溝8的外側的對稱位置設置有鋼柱A6和鋼柱B10，兩鋼柱的頂端設置有鋼梁7，在鋼梁7的下面設置有測量電極1、屏蔽電極2和屏蔽電極殼3 ;屏蔽電極2呈90°對折形狀，屏蔽電極殼3的兩端垂直位置設置有一對測量電極1，所述一對測量電極I與兩個電容片4相對應；在隔振溝8的封閉范圍內具有激勵源9 ;所述外引電容式傳感器12的前端與標準信號發生器11相連接，外引電容式傳感器12的后端依次連接負反饋運算放大器13和低通濾波器及顯不系統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。本發明的有益效果是，不僅具備現有的電容型非接觸式位移測量方法所具有的無接觸測量誤差、摩擦熱噪聲和熱損耗；還具備測量速度快、頻率響應好、信噪比高和輸入能量低的特點。此外本發明結構簡單、使用方便，改進了普通電容型位移傳感器只能測試一個方向位移的缺點，可以同時測試水平面上兩個相互垂直方向的振動，因此可專門用于現有傳感器無法精確測試的地面微量的水平振動。


圖1為本發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量地面微量水平振動的裝置的結構框圖。本發明的附圖標記如下1-測量電極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-激勵源10-鋼柱B11-標準信號發生器12-外引電容式傳感器13-負反饋運算放大器14-低通濾波器及顯示系統
具體實施例方式本發明充分利用了結構振動的特點，對于豎直固定在地面上的小質量柱體，當地面的振動頻率遠小于柱體的自振頻率時，柱體的振動情況與地面的振動完全一致。此外本發明的測試裝置采用電容式傳感器，可以同時測試水平面上兩個垂直方向的振動。外引電容式測量地面微量水平振動裝置的工作原理是，電壓輸出
權利要求
1.一種外引電容式測量地面微量水平振動的裝置，由標準信號發生器(11)、外引電容式傳感器(12)、負反饋運算放大器(13)和低通濾波器及顯示系統(14)組成；所述外引電容式傳感器(12)包括測量電極和屏蔽電極，其特征在于，在振動地面上設置有外引銅柱(5)，在外引銅柱(5)頂端兩個相互垂直的豎直面分別設置有電容片(4)，各自作為電容的一個電極；在銅柱(5)的外圍、方圓2m2的位置設置有隔振溝(8)，隔振溝(8)為封閉的長方形結構，其深度為lm，寬度為0.2m;所述隔振溝(8)的外側的對稱位置設置有鋼柱A (6)和鋼柱B (10)，兩鋼柱的頂端設置有鋼梁(7)，在鋼梁(7)的下面設置有測量電極(I)、屏蔽電極(2)和屏蔽電極殼(3);屏蔽電極(2) 90°對折形狀，屏蔽電極殼(3)的兩端垂直位置設置有一對測量電極(1)，所述一對測量電極(I)與兩個電容片(4)相對應；在隔振溝(8)的封閉范圍內具有激勵源(9);所述外引電容式傳感器(12)的前端與標準信號發生器(11)相連接，外引電容式傳感器(12)的后端依次連接負反饋運算放大器(13)和低通濾波器及顯示系統(14)。
2.根據權利要求1的外引電容式測量地面微量水平振動的裝置，其特征在于，所述隔振溝(8)也可以是封閉的任意形狀。
3.根據權利要求1的外引電容式測量地面微量水平振動的裝置，其特征在于，所述銅柱(5)的為高度5cm、直徑0. 5cm的圓柱體。
4.根據權利要求1的外引電容式測量地面微量水平振動的裝置，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
本發明公開了一種外引電容式測量地面微量水平振動的裝置，由標準信號發生器(11)、外引電容式傳感器(12)、負反饋運算放大器(13)和低通濾波器及顯示系統(14)組成；所述外引電容式傳感器包括地面上設置的外引銅柱(5)，及其頂端設置的電容片(4)，在銅柱的外圍、方圓2m2處設置有隔振溝(8)，隔振溝的外側設置有鋼柱A(6)和鋼柱B(10)，兩鋼柱的頂端設置有鋼梁(7)，鋼梁的下面設置有測量電極(1)、屏蔽電極(2)和屏蔽電極殼(3)，隔振溝(8)的封閉范圍內具有激勵源(9)；本發明結構簡單、使用方便，便于兩個垂直方向的水平振動的同時測量，可專門用于精確測試地面微量的水平振動。
文檔編號G01H11/06GK103017890SQ20121055699
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者練繼建, 于通順, 張龑 申請人:天津大學