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专利名称：外引电容式测量地面微量水平振动的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水平振动的测量装置，特别涉及一种外引电容式位移传感器及振动测试，适用于地面微量振动的测量。
背景技术：
高坝泄流结构在长期泄流荷载作用下极易发生疲劳或振动破坏，严重影响工程的正常运行和效益的发挥。因此必须寻找有效的检测手段，以快速、准确地发现水工结构中存在的隐患及病害，有效预报其安全状况，对其运行的可靠性进行评估。因此，如何精确、便捷地获取结构的振动信息是水工结构运行状态监测的重要前提。现有的振动测试手段均是对振动结构安装位移或加速度传感器，以获取结构的振动参数。有些大体积混凝土微量振动时，水平向振动不能用位移或加速度传感器进行测量。 在结构的微量位移测试中存在一种非接触式电容型位移传感器，这种传感器一般结构包括测量电极、屏蔽保护电极两部分组成。其进行位移测量的原理方法和仪器也很多。如电容运算法、电容谐振法等等，通过变换将被测位移转换为电量输出。以电容运算法测
量仪为例:该仪器的测量原理是以电容运算法的电压输出匕=v H。其中，Vb为仪器
C0 XcrXu
电路的标准信号电压；cb为仪器电路中的标准电容。由公式可以看出其电压输出与被测位移成正比。非接触式电容型位移传感器具有很多优良的特性，应用十分广泛，但不适用于大体积物体振动的测试。

发明内容
本发明的目的，是针对大坝安全监测中存在的大体积混凝土微量水平振动难以精确测试的的不足，提供一种制作简便，能够便捷、精确地测量水工结构的微量振动的外引电容式测量地面水平振动的装置。本发明通过如下技术方案予以实现。一种外引电容式测量地面微量水平振动的装置，由标准信号发生器11、外引电容式传感器12、负反馈运算放大器13和低通滤波器及显示系统14组成；所述外引电容式传感器12包括测量电极和屏蔽电极，其特征在于，在振动地面上设置有外引铜柱5，在外引铜柱5顶端两个相互垂直的竖直面分别设置有电容片4，各自作为电容的一个电极；在铜柱5的外围、方圆2m2的位置设置有隔振沟8，隔振沟8为封闭的长方形结构，其深度为lm，宽度为O. 2m ;所述隔振沟8的外侧的对称位置设置有钢柱A6和钢柱B10，两钢柱的顶端设置有钢梁7，在钢梁7的下面设置有测量电极1、屏蔽电极2和屏蔽电极壳3 ;屏蔽电极2呈90°对折形状，屏蔽电极壳3的两端垂直位置设置有一对测量电极1，所述一对测量电极I与两个电容片4相对应；在隔振沟8的封闭范围内具有激励源9 ;所述外引电容式传感器12的前端与标准信号发生器11相连接，外引电容式传感器12的后端依次连接负反馈运算放大器13和低通滤波器及显不系统14。
所述隔振沟8也可以是封闭的任意形状。所述铜柱5的为高度5cm、直径O. 5cm的圆柱体。所述钢柱A6和钢柱BlO为高度10cm、直径Icm的圆柱体。本发明的有益效果是，不仅具备现有的电容型非接触式位移测量方法所具有的无接触测量误差、摩擦热噪声和热损耗；还具备测量速度快、频率响应好、信噪比高和输入能量低的特点。此外本发明结构简单、使用方便，改进了普通电容型位移传感器只能测试一个方向位移的缺点，可以同时测试水平面上两个相互垂直方向的振动，因此可专门用于现有传感器无法精确测试的地面微量的水平振动。


图1为本发明外引电容式传感器的正视图；图2为图1的外引电容式传感器的俯视图；图3为一种外引电容式测量地面微量水平振动的装置的结构框图。本发明的附图标记如下1-测量电极2-屏蔽电极3-屏蔽电极壳4-电容片5-外引铜柱6-钢柱A7-钢梁8-隔振沟9-激励源10-钢柱B11-标准信号发生器12-外引电容式传感器13-负反馈运算放大器14-低通滤波器及显示系统
具体实施例方式本发明充分利用了结构振动的特点，对于竖直固定在地面上的小质量柱体，当地面的振动频率远小于柱体的自振频率时，柱体的振动情况与地面的振动完全一致。此外本发明的测试装置采用电容式传感器，可以同时测试水平面上两个垂直方向的振动。外引电容式测量地面微量水平振动装置的工作原理是，电压输出
权利要求
1.一种外引电容式测量地面微量水平振动的装置，由标准信号发生器(11)、外引电容式传感器(12)、负反馈运算放大器(13)和低通滤波器及显示系统(14)组成；所述外引电容式传感器(12)包括测量电极和屏蔽电极，其特征在于，在振动地面上设置有外引铜柱(5)，在外引铜柱(5)顶端两个相互垂直的竖直面分别设置有电容片(4)，各自作为电容的一个电极；在铜柱(5)的外围、方圆2m2的位置设置有隔振沟(8)，隔振沟(8)为封闭的长方形结构，其深度为lm，宽度为0.2m;所述隔振沟(8)的外侧的对称位置设置有钢柱A (6)和钢柱B (10)，两钢柱的顶端设置有钢梁(7)，在钢梁(7)的下面设置有测量电极(I)、屏蔽电极(2)和屏蔽电极壳(3);屏蔽电极(2) 90°对折形状，屏蔽电极壳(3)的两端垂直位置设置有一对测量电极(1)，所述一对测量电极(I)与两个电容片(4)相对应；在隔振沟(8)的封闭范围内具有激励源(9);所述外引电容式传感器(12)的前端与标准信号发生器(11)相连接，外引电容式传感器(12)的后端依次连接负反馈运算放大器(13)和低通滤波器及显示系统(14)。
2.根据权利要求1的外引电容式测量地面微量水平振动的装置，其特征在于，所述隔振沟(8)也可以是封闭的任意形状。
3.根据权利要求1的外引电容式测量地面微量水平振动的装置，其特征在于，所述铜柱(5)的为高度5cm、直径0. 5cm的圆柱体。
4.根据权利要求1的外引电容式测量地面微量水平振动的装置，其特征在于，所述钢柱A (6)和钢柱B (10)为高度10cm、直径Icm的圆柱体。
全文摘要
本发明公开了一种外引电容式测量地面微量水平振动的装置，由标准信号发生器(11)、外引电容式传感器(12)、负反馈运算放大器(13)和低通滤波器及显示系统(14)组成；所述外引电容式传感器包括地面上设置的外引铜柱(5)，及其顶端设置的电容片(4)，在铜柱的外围、方圆2m2处设置有隔振沟(8)，隔振沟的外侧设置有钢柱A(6)和钢柱B(10)，两钢柱的顶端设置有钢梁(7)，钢梁的下面设置有测量电极(1)、屏蔽电极(2)和屏蔽电极壳(3)，隔振沟(8)的封闭范围内具有激励源(9)；本发明结构简单、使用方便，便于两个垂直方向的水平振动的同时测量，可专门用于精确测试地面微量的水平振动。
文档编号G01H11/06GK103017890SQ20121055699
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者练继建, 于通顺, 张龑 申请人:天津大学