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位移测量范文1
中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：
随着国家经济建设的快速发展，城市建设也突飞猛进，各大城市的建设发展越来越向地下寻找发展空问，那么基坑工程也日渐增多起来，建设除考虑满足使用功能要求外，还十分注重建筑物外观造型，故近年具有复杂外型的超大规模超高建筑不断增多，给施工测量带来了一定的难度。施工现场方案是否合理，获得的数据是否准确可靠，以及测量人员的专业技术水平等都会直接对工程质量造成影响，必须重视并做好测量施工质量控制工作，尤其是基坑施测工作。当前，基坑支护设计尚无成熟的方法用于计算基坑周围的土体变形。施工中通过准确及时的监测，可以指导基坑开挖和基坑支护，有利于及时采取应急措施，避免或减轻破坏性的后果。
1、工程概况
某工程基坑东西长450m，南北宽270m，为一个近似矩形基坑。工程设两层地下室，挖深11m，采用连续墙加锚索作为围护结构。根据相关规程，以及基坑开挖深度、支护结构、所处的地质和周边环境条件，确定本基坑工程为一级监测项目，基坑施工监测重点为基坑周边围护结构的位移。
2基坑变形监测的重要性和必要性
2.1掌握基坑变形程度 根据监测得到的数据，可以及时了解基坑及周边建筑物和设施在施工过程中所受的影响及影响程度，发生的变形及变形程度，为施工单位提供变形系统资料，方便施工单位安排施工方案和进度。 2.2提供实时动态信息 基坑开挖过程中，由于各种因素的影响，基坑和周边建筑物和设施一直处于不稳定状态，并且其变化和变形无规律可循，这就必须靠施工现场的监测数据来了解基坑的实时变化，为施工单位提供动态的监测数据，方便施工单位安排施工方案和进度。 2.3发现和预报险情，根据很多已发生的基坑安全事故的工程分析、统计可知，几乎所有事故的发生都是由于施工单位对基坑施工过程中的监测工作的不重视，从而造成较严重的工程事故，甚至造成人员伤亡事故。分析研究监测数据，可及时发现和预报险情及险情的发展程度，为设计方改进设计方案和施工方采取安全补救措施提供可靠依据。
3、做好基坑监测中的位移测量工作
3.1 基坑监测在基坑的开挖施工至使用过程中是一项重要工作。虽然基坑支护结构设计时进行了尽可能详尽的计算，但设计与实际施工状况的脱节仍不可避免，一方面是由于设计理论所限，另一方面是建设单位对投资的限制，在基坑监测的具体操作上需按规范要求精心进行，而围护结构位移变形测量是重中之重。
3.2 在测量过程中，必须按规范和设计要求认真操作仪器，严格把关。具体做好以下几点:
（1）水平基准点网的设立要稳妥。基准点网是检验和直接测定观测点的依据，要求在整个观测过程中稳定不变。必须埋设在变形范围以外，且不受施工干扰的稳定的位置，尽可能的靠近被监测目标。同时为了便于校核，以验证基准点的稳定性，基准点数目应不少于三个。
（2）位移测量时采用的仪器设备应通过计量部门检验合格，并在有效期内。同时在整个基坑监测过程中应采用固定仪器，以减小测量误差。
（3）位移测量方法要讲究。监测人员应充分了解所采用的测量仪器的构造、原理，对仪器固有误差对变形数据影响做到心中有数，测量方法对仪器误差减弱要充分应用。
（4）误差椭圆要正确摆放。由于围护结构位移测量只要求获得垂直与基坑边线方向的变化量，对限于现行测量技术不能减小的误差，在实际测量中对误差椭圆要正确摆放，将误差椭圆短轴尽量垂直与基坑边线，利用误差最小的方向。
（5）测量时间要正确选择。测量目标的清晰、稳定的程度在一天之内随时间的不同而变化着。一般晴天时，成像清晰、稳定的时间是日出一小时至九点钟前和下午三四点钟以后。阴天时，成像的情况比晴天有利，可以观测的时间比晴天长得多。
（6）测量的图示与记录要准确、清楚。基坑监测测量实施过程中应事先画好观测示意图并对每次观测认真做好记录，及时计算各种限差和闭合差，确保测量数据的准确性。
4、本基坑监测工程的位移测量技术
4.1基准点的设置
本工程水平基准点网由八个基准点，四个工作基点组成，成中心对称形。基坑每边布置两个基准点，一个工作基点。
4.2 采用的仪器设备
本项目位移观测采用日本拓普康GTS332N 型全站仪进行观测，仪器标称精度为角度测量方向中误差为2"，距离观测中误差为±2mm+2ppm。仪器在检定有效期内。
4.3 观测方法
现场观测时，采用极坐标法进行观测。每次观测前对基准点和工作基点进行检测，以确认基准点的稳定性，对工作基点的位置值及时进行修正。每个工作点只观测基坑对面的监测变形点，以保证误差椭圆的短轴紧可能的与基坑边线垂直，位移监测变化结果值为最优。
角度观测时方向观测法进行观测，连续观测2测回，取方向平均值作为结果值。距离测量采用测回法进行观测，连续观测2测回，每测回读数5次，取平均值作为距离结果值。测站现场对2C、2C互差、半测回归零差、距离测绘差等各种限差实时计算，对观测限差超限的观测及时进行重测。
4.4观测数据处理
观测数据处理首先进行的是观测成果测站平差，测站平差的目的是根据测站上的观测成果求出个监测点方向和距离的量或值，同时可以计算出方向值、距离值的中误差，以评定测站的观测成果质量。各监测点坐标数据的计算采用极坐标法进行，计算时假定坐标系X 轴平行与基坑东西边平行。本次坐标值和上一次坐标值差在垂直基坑边方向的分量值为监测点本次变形值。
4.5误差分析
本工程为超大基坑，监测工作基点距离监测变形点距离可能长大500m，角度观测中误差为5"，对监测点的变形影响最终可达±12mm，距离变化值中误差为±1mm，可见最终监测点的误差椭圆为一个长轴为24mm，短轴为2mm的椭圆。图1为本基坑监测工程位移测量的误差椭圆放置图，可见在不同方向误差值可能相差几倍到十几倍，而位移测量只提取在基坑边垂直方向的分量，控制了误差椭圆也就控制了位移测量成果质量。
4.6 资料整理与提交
每周期观测结束后，应对观测数据和计算资料及时进行整理、平差，计算出各观测点的位移量，填制观测成果表，并及时提交次监测简报给相关单位。本基坑监测工程的位移测量最终及时准确的反映了基坑围护结构的位移变形情况，为工程相关单位优化下一步施工参数提供参考，保证施工安全。
位移测量范文2
关键词： 衍射光栅；干涉；位移测量；Lighttools软件
中图分类号：TN16 文献标识码：A
Design of 2-D Laser Interferometer System with Diffraction Grating
LI Shuai
(School of Instrument Science and Opto-electronics Engineering, Hefei University of Technology, Hefei Anhui 230009, China)
Abstract: 2-D nano-displacement measurement system is developed based on diffraction grating. This system consists of optical structure and electronic subdivision circuit. The measurement principle of the system is proposed. And by the simulation, the change rule is found, theoretical model for the follow-up structural optimization and error compensation is provided.
Keywords: diffraction grating; Interference; displacement measurement; lighttools software
引 言
衍射光栅作为计量光栅的一种，在精密测量、超精密加工和纳米技术等领域有着广泛的应用。与其它纳米测量方法相比，如STM法、SPM法、电容电感测微法和激光干涉仪法等，光栅纳米测量方法具有以下优势：（1）高精度，低成本，由于精密的光刻技术和电子细分技术，以及莫尔条纹所具有的对局部误差的消除作用，光栅传感器可以得到很高的测量精度；（2）同时具备大量程、高分辨率的特点，尤其在大量程方面，光栅传感器的测量精度仅次于激光测量，而成本却比其低得多；（3）较强的抗干扰能力，其对环境的适应性比激光干涉仪更强。因此，研制基于衍射光栅的二维纳米测量系统具有重要的现实意义。
1 系统组成
二维光栅纳米位移测量系统主要是基于光栅衍射与相干光干涉原理组成的几何光学测量系统，整个系统由几何光路部分和信号处理部分组成，其构如图1所示。由半导体激光器发出的光束经过起偏器P1垂直入射到二维光栅表面，反射的正交衍射光通过偏振分光光路形成相位相差90°的干涉信号，然后进入光电转换模块使得光学信号转换为正弦和脉冲电信号，然后由计数细分电路对信号进行计数细分处理，最后把数据处理的果经过误差补偿后进行记录和显示。
2 光路构设计
整个系统的光路构如图2所示，为了提高信号的输出频率，光路采用二次衍射设计。
由半导体激光器发出的光束经过偏振分光镜PBS2后分成振动方向相互垂直的偏振光的s光和p光。若s光被PBS2反射，经过四分之一波片Q3后变为圆偏振光，该圆偏振光经过反射镜R反射后再次通过四分之一波片Q3，该光束变为p光直接通过PBS2，经过Q4后变为圆偏振光在光栅表面衍射，适当调整光栅与读数头之间的距离，-1级衍射光垂直入射到平面反射镜M2上后沿原路返回，通过光栅表面再次衍射后，+1级衍射光沿原路进入PBS2，此时经过Q4的再次旋光变为s光，s光被PBS2的偏振分光面全部反射后，经Q2和M1返回后变为p光，该光束完全通过PBS2偏振面出射，进入偏振光检测部分。同理对于激光器出射光经PBS2透射的p光经过Q2和M1返为s光，被PBS2的偏振分光面全部反射，通过Q4后变为圆偏振光被衍射光栅表面衍射，+1级衍射光被M2反射后再次衍射，再次衍射后的-1级衍射光沿原路通过Q4进入PBS2，变为P光全部通过PBS2的偏振分光面，经过反射镜R和四分之波片Q3后，变为s光再次进入PBS2，经过PBS2的偏振分光面后被全部反射进入偏振光检测部分。
3 位移测量原理
二维衍射光栅系统可以同时对两个方向上的位移进行测量，其基本原理是利用衍射光栅的多普勒效应。当LD激光器发出一束频率为f0，波长为λ的光垂直入射到光栅表面，由衍射光栅的性质可知，光栅在某一方向上运动时，在此方向上形成的衍射光束会发生一定的相移。如图3所示，根据多普勒效应，X方向上的±1级衍射光的频率为
式中c为光速，v为光栅在X方向上的运动速度，θ为衍射光束的衍射角。若采用图2的二次衍射光路设计，则由M2反射出的光入射到光栅表面又发生一次多普勒频移，此时，X方向的±1级衍射光的频率为
因此，光栅在平面内移动时，X方向上的光电探测器所接收的干涉条纹信号可以表示为
由式（7）、（8）可以看出，当光栅移动四分之一栅距时，光栅偏振干涉输出信号明暗变换一次，对应输出光电转换信号一个周期（2π）。只要把四象限光电探测器置于适当的位置，使光电阵列接收到四个相差π/2的光强信号，通过对这四个信号的计数与细分处理即可计算出实际的位移量。
4 光学系统仿真
在二维衍射光栅测量系统中，光栅的定位误差是影响系统干涉信号的主要系统误差。如图4所示，光学镜头与光栅之间存在五个自由度，分别为X方向上的偏摆、Y方向上的转动、Z方向上的俯仰、Y方向上的侧移与Z方向上的平移。因此利用Lighttools软件进行仿真，以分析光栅在五个自由度上对干涉信号的影响。
图5即为采用Lighttools软件依照图2所完成的3D模型。
该3D模型设定光栅采用1,200线/mm的二维平面光栅作为标尺，光束波长为635nm，探测器接受面为1×1mm，根据图4以光栅分别偏摆俯仰和转动0.05°以及在Y和Z轴向上各平移5个光栅常数来测定系统干涉光点落在光电探测器上的位置状况，得出数据如表1所示。
由图表可以看出，俯仰和偏摆对系统干涉信号的影响较大，在进行实际对位安装时应注意X轴向偏摆与Z轴向俯仰对干涉信号的影响，以产生高质量的干涉信号。
5 论
二维光栅纳米位移测量系统是一种高精度，大量程且成本较低的精密测量系统。其精度主要取决于系统干涉信号的质量，上文采用Lighttools软件设计的光路模型分析了光栅在五个自由度上对干涉信号的影响，发现俯仰和偏摆对系统干涉信号影响较大，为后续的光路校准优化和误差补偿提供了理论依据。
参考文献
[1] Prospectus of the High-Resolution Canon Laser Linear Encoder L-10418. Canon USA, Inc., Components Division, 1989.
[2] S. Ishii, T. Nishimura, K. Ishizuka, M. Tsukiji. Optical type encoder including diffraction grating for producing interference fringes that are processed to measure displacement[C]. U.S. Patent No. 4, 912, 320, 1990.
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[4] 余文新，胡小唐，邹自强等. 光栅纳米测量中的系统误差修正技术研究[C]. 计量学报，2002（2）：100-105.
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[6] 李 欣，黄世涛，张 云，冯之敬. 光栅莫尔条纹细分技术的研究[J]. 现代制造工程，No. 6，2004.
位移测量范文3
Abstract： A fast and accurate multi-platform displacement measurement system based on Windows/Android is studied in this paper， because of the problems of the traditional wired displacement measurement system， such as， single detection data display platform， low data real-time sharing efficiency， large space occupation， and so on. This multi-platform displacement measurement system can meet the real-time display needs of PC client and mobile devices on the displacement measurement data through constructing displacement sensor module， single-chip computer system， Windows-based PC-side data receiving and display module and Android-based mobile device data receiving and display module， so as to maximize the displacement measurement data sharing function.
关键词： AD模块；蓝牙模块；单片机；位移测量系统
Key words： AD module；Bluetooth module；single chip computer；displacement measurement system
中图分类号：TN99 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）16-0213-03
0 引言
现代测量技术越来越追求自动化、集群控制、低功耗测量、多平台数据观测等特性。传统的测量系统一般都是采用有线传输，而一般的工业现场或野外测量常因设备繁杂、场地有限、布线成本高等因素，限制了有线测量设备的使用。随着微电子及通信技术的发展，短距离无线通信以其特有的抗干扰能力强、可靠性高、安全性好、受地理条件限制少、安装施工简便灵活等特点，在许多领域得到广泛的应用。采用无线方式进行数据的传达，不仅降低施工难度、简化系统复杂度，还可以减少成本。蓝牙技术是信息产业界的一大热点，它代表了移动通信的一个发展方向，为短距离无线连接提供了一种低成本的解决方案。[1]蓝牙属于短距离的无线数据通信技术，是无线通信技术、数据通信技术、计算机技术和网络技术的结合。蓝牙无线通信技术具有较强的通用性，几乎所有通信及信息领域相关设备都可以安装蓝牙模块，为此，蓝牙技术在现代生活当中得到了广泛的应用[2]。
随着科技水平的快速发展和人们生活水平的不断提高，人们除了对产品性能要求高之外，对产品的人性化设计水平的要求更是越来越高。为了实现用户能够快捷、实时、多渠道的观测位移数据，本项目进行了多平台位移快速精确测量系统的设计与开发。
1 多平台位移测量系统的方案设计
为了实现用户能够快捷、实时、多渠道地观测位移数据，本文进行了多平台位移快速精确测量系统的设计与开发， 构建了基于Windows的PC端蓝牙数据接收和显示模块，实现用户可通过电脑对单片机采集的位移数据进行实时、快速、精确的显示；为了解决用户在没有电脑的情况下也能进行位移数据观测，构建了基于Android的移动设备的蓝牙数据接收和显示模块，实现用户通过手机对单片机采集的位移数据进行实时、快速、精确的显示。如图1所示，该多平台位移快速精确测量系统包含了位移传感器模块、单片机系统、接收和显示模块。通过设计单片机电路，以构建包含AD转换模块和蓝牙模块的单片机系统。选择合适的位移传感器，设计传感器电路，实现将位移值转换成电压值（模拟量）；通过ADD换模块，将表示位移的电压值（模拟量）转换成数字量；通过AD接口，实现单片机对数字量的读取，并将该数字量转换成位移值；通过蓝牙模块，实现单片机对位移值的发送。该多平台位移快速精确测量系统的设计方案如图1所示。
1.1 多平台位移测量系统的组织结构
PC（Windows）客户端控制系统组织结构，如图2所示。 为减小 Windows 客户端系统的大小，降低软件复杂度， 提高软件运行速度，Windows 客户端系统的组织结构只包含登入管理、系统管理、位移检测和辅助功能 4个子模块。
1.2 多平台位移测量系统的工作流程
多平台位移测量系统的工作流程，如图3所示。用户通过访问Windows客户端或者Android客户端，即可接收到蓝牙所发送的数据信息，其中将构建检测状态字，目的是减少蓝牙发送的数据量，提高发送速度，同时使单片机能够快速识别用户需求。
2 多平台位移测量系统的硬件设计
2.1 变阻值位移传感器模块
直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。为了达到这一效果，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比。
2.2 AD转换模块
A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。在此多平台位移测量系统当中，我们使用的模拟量是位移量，经过直线位移传感器转化为电压信号。
2.3 单片机模块
该多平台位移测量系统使用的单片机是STC89C52单片机，单片机具有实时控制能力强的特点。[3]图4为单片机最小系统电路，该电路中具有晶振电路和复位电路。
2.4 蓝牙模块
蓝牙通信基于 HC-06 系列蓝牙芯片实现。基于位移检测控制电路、AD转换控制电路、 蓝牙控制电路和单片机最小系统电路，设计系统硬件电路，如图5所示。
3 多平台位移测量系统的应用
本文对上述设计好的多平台位移测量系统进行开发，构建了单片机系统、AD转换模块、蓝牙模块和数据接收显示模块，如图6所示。在Visual studio 2008开发环境下编译出基于Windows XP/Windows7平台的人机交互界面及蓝牙设备实时控制程序，实现蓝牙数据接收和显示模块，从而实现对单片机采集数据的实时显示。在Eclipse开发环境下编译出基于Android系统的人际交互界面以及蓝牙设备实时控制程序，实现蓝牙数据接收和显示模块，从而实现对单片机采集数据的实时显示。
本多平台位移测量系统的运行结果如图7所示。通过改变位移传感器杆的长度，可以实时地检测到位移值的变化。
4 总结
本文设计并开发了一种基于Windows/Android的多平台位移快速精确测量系统，构建了包含AD转换模块、蓝牙模块的单片机系统；选择合适的位移传感器，设计传感器电路，实现了将位移值转换成电压值（模拟量）；通过AD转换模块，将表示位移的电压值（模拟量）转换成数字量；通过AD接口，实现了单片机对数字量的读取，并将该数字量转换成位移值；通过蓝牙模块，实现单片机对位移值的发送，构建了基于Windows的PC端蓝牙数据接收和显示模块，实现了用户可通过电脑对单片机采集的位移数据进行实时、快速、精确的显示；构建了基于Android的移动设备的蓝牙数据接收和显示模块，实现了用户通过手机对单片机采集的位移数据进行实时、快速、精确的显示。
参考文献：
[1]钱志鸿，杨帆，周求湛.蓝牙技术原理、开发与应用[M].北京： 北京航空航天大学出版社，2006.
位移测量范文4
关键词 微小伸长量 霍尔元件 线胀系数
物质具有热胀冷缩的特性，当温度升高时，物体的体积发生膨胀。在只考虑一维情况时，物体受热后长度增加的现象称为热线膨胀。在相同条件下，不同材料的物体发生热线膨胀的程度不相同，线胀系数就是表征物体这种热膨胀特性的物理量。在工程设计、机械加工等领域，都需要对所选用材料的线胀系数进行测量。①
对材料线胀系数测量的关键是材料在加热时其长度变化量测量。长度微小变化量测量的方法有很多，如光杠杆法、激光杠杆法、劈尖干涉法、迈克尔逊干涉仪、千分表、螺旋测微器、电桥法等。②③④⑤这些方法各有优劣，但存在精度不够高、或装置复杂、成本较高等。
本文采用高精确度霍尔元件传感器，在设定温度范围内测量微小伸长量，将力学量转换为电学量测量， 具有灵敏度高、价格廉价等优点。
1 原理和方法
线胀系数是表征物体受热时，其长度方向变化程度的物理量。它是工程技术中选择材料的一个重要的技术指标。
在常温下，条状或杆状固体材料的长度和温度之间存在如下的线性关系：
=（1+ ） （1）
式中，为温度 =0 ℃时杆状固体材料的长度，是与被测物质有关的常数，称为该材料的线胀系数。假设固体在温度、时的长度分别为和+%= ，依据（1）式整理可得：
= （2）
因%=L和L相比甚小，所以L（）远大于%=·，则（2）式可近似写成：
= （3）
由（3）式可知为线胀系数表示该材料在（，）温区内温度每升高1 ℃时材料的相对伸长量。
在式（3）中，、和均容易测定，只有%=是一微小伸长量，很难用测长仪器测准，于是测量线胀系数的主要问题就是怎样准确测量由温度变化引起的长度的微小变化%=。
2 装置设计
如图1所示，实验主要装置是将95A霍尔元件放置于同极相对放置的永磁铁间，调节两磁钢的间距，使磁感应强度满足霍尔元件的线性区域，根据霍尔效应得出，输出电压与元件所在位置亦成线性关系。通过给螺旋线圈通以交流电，金属棒会被加热，由于金属受热线性膨胀的特性，会使与之相连的95A霍尔元件在磁场中发生微小位移，导致输出电压发生改变，通过位移改变量与输出电压变化的关系函数，求出改变的微小位移量， 即金属受热膨胀伸长距离%=L。由数字温度计记录求得温度变化，根据式（3）计算金属的线膨胀系数。
3 测量结果与误差分析
3.1 仪器测量定标
3.2黄铜线胀系数的测量
实验使用的测试样品为黄铜（H62），它的线胀系数的标准值：20.6？0-6/℃（25～℃）。
我们采用的是直径为12.00mm，长度为129.35mm的黄铜（H62），开始测量前先利用位移微调装置移动两磁钢的位置，使霍尔元件处于两磁钢的中心位置，也就是调节零点磁场，这时候霍尔电压处于0.000V，读取黄铜试样的初始温度，然后让螺线管通以交流电给黄铜加热，当黄铜温度升高10℃时读取霍尔电压为0.019V，根据霍尔电压改变量V与霍尔片移动距离L的线性关系，求得霍尔片距离改变L为0.026mm，根据式（3）求得线胀系数为20.1？0-6/℃，如表2所示。
3.3 本实验装置所测数据与SGR-I型热膨胀实验数据对比
利用SGR-I型热膨胀实验仪（迈氏干涉法）所测量的金属线膨系数，如表3所示。此实验仪器为我校本科生做物理实验所用的成熟产品。
4 结论
霍尔器件具有线性特性好、灵敏度高、稳定性好、可控简单、方便等特点，可将微小长度变化转化为宏观电信号，同时，通过螺旋磁场可对金属加热，使其受热，线性膨胀，这些为实验的可实施提供了基础依据和可操作的科学性。
目前，人们利用霍尔效应生产的霍尔器件，通常用于检测磁场和检测电流，但在微小位移检测中的应用却很少；对金属的线性膨胀系数的确定测量，大多采用电热炉对其进行加热，而本实验则通过采用磁场加热的方式；通过实验操作，所确定的测量数据与现有实验室相关实验数据对比，所得结果分析，以上均表明该实验设计具有较强的创新性、先进性。当前测量金属线膨系数，主要采用迈式干涉、电容传感器、光杠杆等方法，尚未有使用霍尔元件测量金属线膨系数的实验设计，而本实验装置在此则体现了其的独创性。
位移测量范文5
一、桥梁的全面检测理论
1、对引道及桥址周边环境进行检查量测
(1)查看正桥与引桥、引道(线)的衔接处是否正常，与竣工时的情况相比较，是否有变化。
(2)桥址及其附近的水流河道是否改变，必要时还应测定主河槽的水流速度及其流向；桥下净宽有无改变，桥墩台处的局部冲刷与设计有有关数据相比是否增大。
(3)两岸的桥头填土石砌锥坡有无冲刷、滑移和损坏。
2、量测全桥的标高和线形
(1)桥的标高和线形有联系关系，但又有区别。前者是指某点的高程值，后者则是桥梁相关点的连线。一座设计施工质量良好的桥梁，其标高和线形均应达到设计期望值。
(2)量测的主要部位和项目有：墩台的支承垫石(即支座垫板)顶面、承台顶面和梁底处的标高；墩台身在桥的纵、横向有无偏移倾斜。对斜拉桥和悬索桥，还应量测其主塔身在桥的纵、横向有无偏移倾斜，塔顶的变位。对悬素桥，还应量测主缆的线形；对拱桥，还应量测拱肋轴线的线形。
3、圬工梁拱检查量测
(1)检查圬工有无风化、剥落、破损及裂逢，特别注意变截面处、加固修复处及防水层的情况。对圬工剥落、裂缝处，应注意钢筋的锈蚀情况。
钢筋混凝土粱应重点检查宽度超过0.2mm的竖向裂缝，并注意检查有无斜向裂缝及顺方向的纵向裂缝。预应力钢筋混梁要观测梁的上拱度变化，并注意检查有无不允许出现的垂直于主筋的竖向裂缝。
(2)拱桥应量测实际拱轴线和拱圈(或拱肋)尺寸，并检查它们有无横向(垂直于路线方向)的裂缝发生。
4、钢结构检查量测
(1)检查钢结构构件油漆涂层的完好程度，有无起皮、剥落、锈斑等。特别是容易积水积尘或不通风部位有无锈蚀。锈蚀严重的，应量测钢板或构件的实际剩余厚度，似便考虑断面削弱的影响。
(2)检查构件有无裂纹、穿孔、硬伤、硬弯、歪扭、爆皮及材料夹层等。要特别注意以下部位有无疲劳裂纹发生：承受拉力或反复应力的杆件与节点板连接处或杆(构)件接头处；由于损伤造成杆(构)件断面削弱及应力集中处；纵粱与横梁的连接角钢；无盖板的纵梁上翼缘角钢；主梁间的纵向联结系的连接处；单剪铆钉处。焊缝端部及其附近的基材；u形肋与横隔板连接处焊缝等。
(3)检查钢箱粱工地拼接的大环形焊缝(即同一截面的顶板腹板底板腹板的周圈焊缝)和u形肋嵌补段焊缝有无异常。
(4)检查杆件的平直度，当城市杆的弯曲矢大于杆件由长度1‰、拉杆的弯曲矢度大于杆件自由长度的1／500时，均应注意弯曲的影响。
(5)检查铆钉头有无锈蚀，铆钉有无松动。检查高强度螺栓是否完好，有无松动和延迟断裂等情况；有无因锈蚀或其它原因降低磨擦力现象；并应严密注意节点滑移的拱度的变化。
5、砖石砌体的检查量测
砖石砌体不同于钢筋混凝土的一个特点是，抗拉强度更小，结构脆性大，开裂荷载比较接近或几乎等于破坏荷载。因此，当砖石砌体出现由于荷载引起的裂缝时，往往是砌体破坏的特征或前兆。
6、墩台及基础的检查量测
(1)墩台的缺陷主要表现是：裂缝、剥落、空洞、钢筋外露及锈蚀、老化、变形位移等。
(2)检查时，应对裂缝及破损具置、宽度、长度、深度进行量测和描述，绘制成图。
7、地基的检验
当发现墩台有沉降、倾斜、位移时，一定要对地基进行探测和商讨。
对已成桥的地其检测是比较困难和麻烦的。可用触探和钻孔取样的方法，也可用荷载板试验。但很难在原位进行，常常只能是接近基础原位。对岩地基，可在基岩的露头地点进行检验。
二、桥梁的检测定位方法
在结构损伤检测定位方面，目前可分为模型修正法和指纹分析法两类。
1.精确的有限元建模是大型桥梁凤震响应预测的重要前提；也是结构安全监测，损伤检测以及实现最优振动控制的基础。但是，尽管有限无法得到了高度的发展，实际复杂结构的有限元模型仍然是有误差的。有限元建模为结构飞行提供完整的理论模态参数集，但这些参数常常与结构模态实验得到的参数不一致。因此，必须对结构理论模型进行调整或修正，使得修正后的模态参数与实验相一致，这一过程即有限元模型修正。
模型修正法在桥梁监测中主要用于把实验结构的振动反应记录与原先的模型计算结果进行综合比较，利用直接或间接测知的模态参数，加速度时程记录，频响函数等，通过条件优化约束，不断地修正模型中的刚度和质量信息，从而得到结构变化的信息，实现结构的损伤判别与定位。其主要方法有：
(1)矩阵型法，是发展最早，最成熟，修正计算模型的整个矩阵的一类方法，它具有精度高、执行容易的特点。主要缺点是所修正的模型的物理意义不明确，丧失了原有限元模型的带状特点，这方面的代表应属Berman／Baruch的最优法。
(2)子矩阵修正法，通过对待修正的字矩阵或单元矩阵定义修正系数，通过对宇矩阵修正系数的调整来修正结构刚度，该方法的最大优点是修正后的刚度矩阵仍保持者原矩阵的对称，稀疏性。
(3)灵敏度法修正结构参数通过修正结构的设计参数弹性模量E截面面积A等来对有限元模型进行修正。
2.指纹分析方法，寻找与结构动力特性有关的动力指纹，通过这些指纹的变化来判断结构的真实状况。
位移测量范文6
关键字：激光技术 建筑施工测量 应用
随着当前建筑业的快速发展，工程规模目益扩大，施工机械化和自动化程度也迅速提高，施工技术精度要求越来越高。因而在土建工程的施工测量中，采用原有的测量方法和手段已受到巨大冲击，有些必将被淘汰。建筑企业的管理者要有发展的眼光，结合自身发展需要，引进实用先进的高精度仪器，以提高建筑施工测量质量，适应现代建筑工程快速、高效、优质的施工需要。
激光技术的高速发展对测量仪器的更新换代有着跨时代的特殊意义。国际测量师联合会（FIG）还专门设有进行激光技术在工程测量中的应用的工作组。我国也已研制出多种激光测量仪器，并广泛应用于各类施工测量中。
一、激光定位仪器的原理
激光定位仪器主要由氦氖激光器和发射望远镜构成，这种仪器提供了一条空间可见的有色激光束。该激光束发散角很小，可成为理想的定位基准线。如果配以光电接收装置，不仅可以提高精度，减轻劳动强度，保证工程质量，加快工程进度，还可在机械化、自动化施工中进行动态导向定位。基于这些优点，激光定位仪器得到了迅速发展，相继出现了多种激光定位仪器。常见的包括激光水准仪，激光经纬仪，激光垂准仪，激光平面仪，激光全站仪以及三维激光扫描仪等。
二、激光定位仪器及其应用
1.激光水准仪及其应用
激光水准仪是在普通水准仪望远镜筒上固装激光装置而制成的，激光装置由氦氖激光器和棱镜导光系统所组成。其激光光路是从氦氖气体激光器发射的激光束，经四只反射棱镜转向目镜，经望远镜系统的目镜组、十字丝分划板、调焦镜组和物镜射出激光束。
激光水准仪在建筑施工中主要应用于大型地下结构及管道施工，经常采用的自动化顶管施工技术，利用激光水准仪可以为自动化顶管施工进行动态导向，监测挖掘机掘进方向。在掘进机头上安装光电接收靶和自动装置。当掘进方向出现偏位时，光电接收靶就给出偏差信号，并通过液压纠偏装置自动调整机头方向，继续掘进。
2.激光经纬仪及其应用
激光经纬仪的构造和使用与激光水准仪相似。激光经纬仪大多都是直接利用配套的激光附件装配在光学经纬仪上，组成激光经纬仪。激光附件有激光目镜、光导管、氦氖激光器和激光电源组成，换装激光附件比较简单，只要取下标准目镜，换上激光目镜，再将激光器和激光电源分别装在三脚架的两条腿上即可。这种激光装置由于采用光导管作为光线传递，重量轻且便于随望远镜转动瞄准任意目标，还可以通过望远镜目镜直接瞄准或观察激光光斑。
激光经纬仪可用于定线、定位、测角、测设已知的水平角和坡度等，与光电接收器相配合可进行准直工作，亦可用于观测建筑物的水平位移。例如：激光经纬仪常用于检验墙角线的垂直，检验建筑物的倾斜度，以及为自动化顶管施工进行动态导向等。
3.激光垂准仪及其应用
激光垂准仪又称铅垂仪或垂线仪，是将激光束置于铅直方向以进行竖向准直的仪器，测量相对铅垂线上的微小偏差以及进行铅垂线的竖向定位传递。主要用于高层建筑、烟囱、电梯等施工过程中的垂直定位及以后的倾斜观测，精度可达0.5×10-4。
4.激光扫平仪及其应用
激光扫平仪是一种新型的平面定位仪器。激光扫平仪从主机的旋转发射筒中连续射出平行激光束，在扫描范围内提供水平面、铅垂面或倾斜面，能快速完成非常繁琐的平面测量工作，为施工和装修提供大范围的平面、立面和倾斜基准面。
激光扫平仪能瞬间建立起大范围的基准面。它广泛应用于机场、广场、体育场馆等大面积的土方施工及基础扫平作业；在室内装修工程中，用于测设墙裙水平线、吊顶龙骨架水平面和检测地坪平整度等，工效高并省去设置标桩等工序和原材料。
5.激光全站仪
激光全站仪即全站型电子速测仪。全站仪几乎可以用在所有的测量领域。激光全站仪由电源部分、激光系统、测角系统、测距系统、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等组成。激光全站仪是新一代测量仪器，集测距、测角于一身，并且在有棱镜和无棱镜状态下均可有效使用，在实际工作中比较灵活，实现对测量数据进行自动获取、显示、存储、传输和计算处理等多项功能。激光全站仪与普通全站仪相比最大的特点在于激光对中和激光指示目标。这使得对中和瞄准精度进一步得到保证。
全站仪的激光指示在黑暗环境下作用最为突出，一道红色光束，可以指示仪器视准轴的方向，如可以用于建筑深基坑放样，定点等，当红色光束照射到棱镜后，黑暗环境下可以看到棱镜反回的光，可用于确认是否照准棱镜，在无棱镜测距过程中，还可以明确待测点的具置。
6.三维激光扫描仪
三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是二十世纪九十年代开始出现的一种新技术，三维激光扫描仪的构造主要包括激光测距系统和激光扫描系统，同时也有集成CCD 和控制系统以及校正系统。三维激光扫描技术通过高速激光扫描测量的方法，快速获取大面积高分辨率被测对象表面的三维坐标数据。运用采集的空间点位信息，构建物体的三维立体模型，它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。
在建筑物的立面测量领域，三维激光扫描测量技术克服了传统建筑立面测量的局限性，对建筑物进行无接触扫描，同时将获得的点云信息快速转换成计算机可以处理的数据的高效测量方式。解决了建筑物立面数据采集时所带来的精度损失、效率损失等问题，尤其是解决了高层建筑物立面元素无法量测的问题。
三维激光扫描技术采用非接触式测量方法可以对高层建筑物的变形纠偏进行监控，利用高密度点云所形成的三维模型监控高层建筑物整体结构，并从整体到细部监控高层建筑物各层面上的形变与扭曲程度。
三、合理有效配置激光定位仪器
各种激光定位仪器有不同的功能和使用要求，价位也不同。建设单位在合理配置仪器时不仅要充分考虑工程项目所需的功能，还需综合考虑仪器的性价比。激光全站仪功能齐全，可以实现自动测量，观测速度快，数据处理精度高，但价格较高，在大中型施工项目中使用。激光扫平仪精度高，观测速度快，可以自动提供一个激光水平面或竖直面，作为装饰施工的基准，是建筑装饰项目的必备工具。激光垂准仪、激光水准仪和激光经纬仪不仅价格合理，而且使用方便，一般也是建筑施工项目的必备激光定位仪器。
四、结语
激光技术、计算机与精密自动导向技术的发展，带动了现代测绘仪器的更新变革， 推动着建筑工程测量及相关其它工程领域的前进， 也必将产生巨大的经济效益和社会效益。同时， 测量及其相关技术的研究和发展， 又为测绘定位新仪器和新技术指明了方向。
文献参考：