前面介绍了基于激光测距的桥梁挠度分布测试系统，基于激光测距、无线传输技术并结合桥梁静载试验挠度测试的步骤对中小桥静载挠度实现快速采集、数据处理等功能。毫米波雷达测试设备基于微波干涉测量原理能实现微小变形的精确测量，本文接着介绍毫米波雷达对于桥梁静载试验中挠度实现分布式采集的应用。

一、毫米波雷达的测量原理

微变形雷达是基于微波干涉测量技术对结构微小变形进行测量。测量时，离测量对象一定距离，发射微波信号，通过反射接收后的信号计算相位，通过两次发射相位差来测量拉索或吊杆的振动位移；如下图所示：

图1 毫米波雷达测量原理

雷达工作波长；第一次目标测量相位；第二次测量相位；两次测量间目标在雷达视线上的位移量。

设备以相同的频率在Ts时间内连续发射出一组调频电磁波，用以保证电磁波的长距离、匀速传输。线性调频连续波技术还为雷达提供了很高的径向距离分辨率，其分辨率为0.5m。线形调频连续波的原理见图2。

图2 线性调频连续波原理图

二、毫米波雷达桥梁挠度采集系统功能

基于微波雷达测量的桥梁静挠度采集系统适用于桥梁静载试验中多测点挠度采集，包括：微波雷达挠度采集装置、基于WiFi技术的无线数据传输装置、PC端数据处理分析装置。该系统适用于桥下净空小或者可搭设支架的桥梁，微波雷达挠度采集装置安装在地面或者支架上，基于微波干涉测量的桥梁静挠度采集系统通过微波干涉技术测量梁体的竖向变形，并将每个加载工况的所有测点初始值和变形值通过无线WiFi实时传输至PC端，在PC端提前设置好数据文档格式，数据处理分析程序实时显示各测点实测挠度值，并通过预先编制的计算公式自动计算校验系数、残余变形。与现有的测试技术相比，本系统安装操作方便，不需人工多次读数记录，采用无线传输技术，避免了仪器间接线的繁琐，能够快速采集多个测点的挠度值，在现场实时生成测试数据电子文档，以供检测人员及时判断桥梁承载能力状况和编制检测报告。

三、毫米波雷达桥梁挠度采集系统的组成

基于毫米波雷达的桥梁静挠度采集系统是一种适用于桥梁静载试验中挠度采集的实用装置。系统主要包括微波雷达挠度采集装置、基于WiFi技术的无线数据传输装置、PC端数据处理分析装置几个部分。

微波雷达挠度采集装置(见图3)安装在桥下测试截面各测点处的地面或支架上，通过微波干涉技术测量梁体的竖向变形，并将每个加载工况的所有测点初始值和变形值通过无线WiFi实时传输至PC端，在PC端提前设置好数据文档格式，数据处理分析程序实时显示各测点实测挠度值，并通过预先编制的计算公式自动计算校验系数、残余变形。

图3 非接触式微波雷达挠度仪

基于WiFi技术的无线数据传输装置能够同时接收多个非接触微波雷达挠度采集装置发出的测点竖向变形数据，并能实时传输至PC端。WiFi技术的无线数据传输装置为可充电便携式无线路由器，可实时接收微波雷达挠度采集装置发出的数据信息。PC端数据处理分析装置为便携式笔记本电脑，接收的数据信息能够转化为电子文档格式，通过预先编制的计算公式自动计算校验系数、残余变形。微波雷达挠度采集装置由非接触微波挠度检测仪、无线数据传输装置、自动调平装置、供电装置组成。非接触微波挠度检测仪为基于微波干涉测量技术的微波测振装置，通过发射微波和接收反射微波的相位差来记录测点随时间变化的微小振动，并自动选取某一时间段内测点的动挠度平均值作为该测点的竖向挠度值。

四、采集系统现场采集工作

微波雷达挠度采集装置由非接触微波挠度检测仪、无线数据传输装置、自动调平装置、供电装置组成；非接触微波挠度检测仪通过发射微波和接收反射微波的相位差来记录测点随时间变化的微小振动，并自动选取某一时间段内测点的动挠度平均值作为该测点的竖向挠度值；自动调平装置采用自然重力方式调平，为了保证微波雷达测试时始终为竖直状态；供电模块由内置可充电电池构成，用于对挠度采集装置供电；无线数据传输装置为内置无线网卡，用于局域网范围内的数据传输(系统工作流程图见图4)。

图 4 桥梁静挠度采集系统工作流程图

桥梁静载试验过程中，挠度采集装置安装在桥下(图5中4为T梁)测试截面各测点处的地面或支架上(如图5中5所示)，通过微波雷达挠度采集装置(如图5中3所示)测量梁体的竖向变形，测量时通过自动调平装置保证采集的数值始终为竖直方向的挠度，并将每个工况的所有测点变形值通过无线传输装置传输至无线路由器(如图5中2所示)，无线路由器再将测试数据实时传输至便携式笔记本电脑(如图5中1所示)。

图5 桥梁静挠度采集系统现场工作示意图

便携式笔记本电脑(如图5中1所示)通过数据处理程序自动记录各加载工况测点挠度值；根据现行规范要求，预先编写校验系数和残余变形的计算公式和导入各加载工况挠度测点的理论计算值，对于不同测试截面，自动计算各测点的校验系数和残余变形，并生成电子数据文档，如表1所示。

表1 桥梁静载挠度数据表

毫米波雷达的测试技术同无线传输技术相结合，在保证挠度测试精度的前提下能提高工作效率，能够快速采集多个测点的挠度值。此外该系统的采集软件能自动根据加载工况实现挠度的测试。如在加载前在测试数据稳定的情况下进行连续采集，通过软件对采集数据进行选取后自动计算其平均值作为加载前的读数；在加载前读数采集存储后可以进行静载试验工况的1级荷载加载，通过自动示波显示数据稳定后开始数据采集，采集一段时间后选择1级加载稳定的波形进行数据的存储；然后进行下一级荷载的加赞、读数直至该加载工况卸载后挠度采集完成。该软件可以通过输入模块将加载工况各级加载时的理论挠度值输入，软件会根据现行的标准和规范(可以通过菜单选取适用的规范或标准)自动计算校验系数、残余变形，以方便检测人员及时判断桥梁承载能力状况和编制检测报告。