(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210930473.6 (22)申请日 2022.08.03 (71)申请人 中国建筑第七工程局有限公司 地址 450000 河南省郑州市经开第十五大 街267号 申请人 郑州大学 (72)发明人 叶雨山　蔡迎春　冯大阔　卢海陆　 徐建国　胡彬　王清山　曾凤娟　 陈静　孟庆鑫　 (74)专利代理 机构 郑州中鼎万策专利代理事务 所(普通合伙) 41179 专利代理师 张洁洁 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G01H 5/00(2006.01)G01H 9/00(2006.01) G01M 5/00(2006.01) G01C 5/00(2006.01) (54)发明名称 一种车载移动式多功能的桥梁振动信号采 集方法 (57)摘要 本发明涉及一种车载移动式多功能的桥梁 振动信号采集方法， 包括车载加速度计、 激光位 移计、 多普勒激光振动仪、 编码器和车辆； 激光位 移计和多普勒激光振动仪间隔设置在车辆的中 心线上； 车载加速度计用于测量车辆本身的竖向 加速度， 并计算车辆的竖向运动速度和竖向运动 参考位移， 所述激光位移计用于得到车辆到桥面 之间的距离； 所述多普勒激光振动仪测得桥梁振 动的相对速度， 进而计算桥梁振动的相对加速度 和相对位移， 最后由桥面纵断面高程， 计算桥面 国际平整度指数， 不仅可以实时测量桥梁的振动 信号和桥面高程， 也可以扩展到公路路面振动和 高程数据采集、 铁路或地铁的轨道振动和高程数 据采集， 均在本发明保护范围之内。 权利要求书1页 说明书7页 附图1页 CN 115290141 A 2022.11.04 CN 115290141 A 1.一种车载移动式多功能的桥梁振动信号采集方法， 其特征在于， 包括车载加速度计、 激光位移计、 多普勒激光振动仪、 编码器和车辆； 所述激光位移计和多普勒 激光振动仪间隔 设置在车辆的中心线上， 所述车载加速度计位于多普勒激光振动仪的上方； 所述编码器通 过标定后能提供距离测量， 实现各检测设备测试 结果的桩号定位； 其中所述车载加 速度计用于测量车辆本身的竖向加 速度a0， 并计算车辆的竖向运动速 度vv和竖向运动参 考位移dv， 公式如下： vv＝ ∫ a0dt； dv＝ ∫ ∫ a0dt； 所述激光 位移计用于得到车辆 到桥面之间的距离d； 所述多普勒激光振动仪测得桥梁振动的相对速度vbr， 进而计算桥梁振动的相对加速度 abr和相对位移dbr， 公式如下； dbr＝ ∫vbrdt； 计算桥面纵断面高程H， 公式如下： H＝dv‑d‑dbr； 最后由桥 面纵断面高程H， 计算 桥面国际平整度指数IRI。 2.根据权利要求1所述的车载移动式多功能的桥梁振动信号采集方法， 其特征在于： 所 述中心线上开设有检测孔， 所述激光位移计和多普勒激光振动仪的检测头正对检测 孔； 在 车辆上设置有支 架， 所述车 载加速度计安装在支 架上， 并处于多普勒激光振动仪的正上 方。 3.根据权利要求1所述的车载移动式多功能的桥梁振动信号采集方法， 其特征在于： 所 述激光位移计的检测 孔和多普勒激光振动仪的检测孔间距为D， 所述车辆上还设置有用于 实时检测车速V的车载测速仪， 通过实时车速V和间距D来计算延后时间T， 通过延后时间T将 激光位移计和多普勒激光振动仪的检测点 位对应。 4.根据权利要求1所述的车载移动式多功能的桥梁振动信号采集方法， 其特征在于： 计 算桥梁的振动的绝对速度a和 加速度v， 公式如下： v＝vbr‑vv， a＝abr‑a0。 5.根据权利要求1所述的车载移动式多功能的桥梁振动信号采集方法， 其特征在于： 所 述编码器采用光电式相对编码器， 每圈的脉冲次数≥1048， 通过标定后能够提供最小分辨 率为1mm的距离测量， 实现其 他设备测试 结果的桩号定位。 6.根据权利要求1所述的车载移动式多功能的桥梁振动信号采集方法， 其特征在于： 所 述车载加 速度计采用电容式传感器， 其量程范围不低于 ±2g， 灵敏度不低于5 μg， 采样频率 不低于20 0Hz。 7.根据权利要求1所述的车载移动式多功能的桥梁振动信号采集方法， 其特征在于： 所 述激光位移传感器为激光三角法， 参考距离不低于30c m， 测量范围不小于 ±20cm， 采样频率 不低于16kH z， 激光等级≥2级。 8.根据权利要求1所述的车载移动式多功能的桥梁振动信号采集方法， 其特征在于： 所 述多普勒激光振动仪采用激光多普勒测速原理， 测量距离不低于40cm， 采样频率不低于 60kHz， 速度峰值 不低于20 0mm/s， 加速度峰值 不低于10 0m2/s， 位移峰值 不低于10m m。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115290141 A 2一种车载 移动式多功能的 桥梁振动信号采集方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 桥梁信息采集技术领域， 具体涉及一种车载移动式多功能的桥梁振动 信号采集方法。 背景技术 [0002]桥梁作为公路与铁路交通的关键节点， 其使用性能和运行安全长期受到广泛关 注， 因此桥梁的承载力快速检测及在线实时的损伤识别一直成为行业的研究热点。 特别是 大型桥梁往往需要建立 安全监测系统， 以确保桥梁的运行安全。 [0003]为了实现桥梁的承载快速评价及损伤识别， 需要对桥梁施加动静载， 并采集其挠 度和动位移、 速度和加速度信息， 通过相关算法开展桥梁的评价与损伤识别。 但是传统的桥 梁振动信号的获取， 大部 分是将相关传感器安置于桥面， 利用车辆激振， 进行振动信号的采 集。 这一经典方法往 往需要较长时间准备， 中断交通时间较长 。 [0004]近年来， 基于车桥共振的桥梁评价技术深受欢迎， 但是诸多车桥共振的桥梁评价 方法， 往往是从车体的振动信号中利用希尔伯特变换等方法提取桥梁的振动信号， 这种分 离技术一定程度上很难保证桥梁振动信号的客观性。 另外， 一部分共振技术在进行车桥共 振模型计算时， 车 ‑桥之间通过平整度的功率密度普或简谐函数 的组合来模拟桥面高程变 换， 这种模拟也是大量统计结果， 很难反应某实际桥梁桥面高程的变化。 基于此， 研究一种 车载移动式多功能的桥梁 振动信号采集方法是必要的。 发明内容 [0005]鉴于此， 本发明的目的在于提供一种车载移动式多功能的桥梁振动信号采集方 法， 有效的解决了现有车桥共振的桥梁评价方法难以反应梁桥真实状况 的问题， 基于以上 不足之处， 本发明提出一种车载移动式多功能桥梁振动位移、 速度、 加速度信号及桥面 纵断 面高程的采集方法， 可以实时快速实现桥梁结构振动信号和桥面高程测试， 适用于基于车 桥共振的中小跨径桥梁的快速检测与损伤分析。 [0006]为实现上述目的， 本发明所采用的技术方案是： 一种车载移动式多功能的桥梁振 动信号采集方法， 包括车载加速度计、 激光位移计、 多普勒激光振动仪、 编码 器和车辆； 所述 激光位移计和多普勒激光振动仪间隔设置在车辆的中心线 上， 所述车载加速度计位于多普 勒激光振动仪的上方； 所述编码器通过标定后能提供距离测量， 实现各检测设备测试结果 的桩号定位； [0007]其中所述车载加速度计用于测量车辆本身的竖向加速度a0， 并计算车辆的竖向运 动速度vv和竖向运动参 考位移dv， 公式如下： [0008]vv＝ ∫ a0dt； dv＝ ∫ ∫ a0dt； [0009]所述激光 位移计用于得到车辆 到桥面之间的距离d； [0010]所述多普勒激光振动仪测得桥梁振动的相对速度vbr， 进而计算桥梁振动的相对加 速度abr和相对位移dbr， 公式如下；说　明　书 1/7 页 3 CN 115290141 A 3