本文關(guān)鍵詞：基于光纖光柵傳感器的橋梁撓度檢測與監(jiān)測，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中南大學(xué)》 2009年

新型光纖光柵傾角傳感器設(shè)計及其橋梁撓度測試

伍賢智  

【摘要】： 光纖光柵傳感器近年來發(fā)展迅速,廣泛應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中。相對于傳統(tǒng)的傳感器而言,其具有準(zhǔn)分布式傳感、絕對測量、抗腐蝕性強(qiáng)、抗干擾性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、易構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)等顯著優(yōu)點。光纖光柵應(yīng)變、溫度傳感器已相當(dāng)成熟,而光纖光柵傾角傳感器還處于探索階段。基于此,本文從土木工程實際應(yīng)用角度出發(fā),根據(jù)布拉格光柵傳感原理研制了兩種新型的光纖布拉格光柵傾角傳感器,并進(jìn)行了相應(yīng)的性能測試研究,具有一定的工程應(yīng)用意義。其主要內(nèi)容如下: 1.在光纖布拉格光柵反射波長基本表達(dá)式的基礎(chǔ)上,對布拉格光柵應(yīng)變、溫度傳感特性以及傳感靈敏誤差和應(yīng)變溫度耦合特性進(jìn)行了推證分析。 2.從布拉格光柵應(yīng)變傳感特性出發(fā),結(jié)合電阻應(yīng)變式傾角傳感器的設(shè)計方法,研制了兩種新型的光纖布拉格光柵傾角傳感器,對其進(jìn)行了力學(xué)分析和溫度補(bǔ)償分析,并從理論上證明了方案的可行性。 3.分別對兩種傾角傳感器進(jìn)行了靜態(tài)實驗,實驗表明兩種傾角傳感器都具有良好的線性度和重復(fù)性,相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.999以上。且直接以光纖布拉格光柵為傳感元件的傾角傳感器具有很高的靈敏度,為322 pm/deg,通過增加擺長與擺的質(zhì)量可以進(jìn)一步提高傾角傳感器的靈敏度。 4.闡述了光纖布拉格光柵傾角傳感器在橋梁撓度測試中的應(yīng)用,提出了應(yīng)用分跨的最小二乘法測量橋梁撓度的方法,此種方法較傳統(tǒng)方法可以節(jié)省時間,降低對環(huán)境條件的依賴,最后,通過數(shù)值模擬驗證了該方法的準(zhǔn)確性。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：U446
【目錄】：

摘要3-4

ABSTRACT4-6

目錄6-8

第一章 緒論8-16

1.1 課題的研究背景與意義8-9

1.2 光纖光柵傳感技術(shù)的研究進(jìn)展9-14

1.2.1 光纖光柵應(yīng)變、溫度測量及交叉敏感分離技術(shù)10-11

1.2.2 光纖光柵準(zhǔn)分布式傳感技術(shù)11

1.2.3 光纖光柵傳感解調(diào)技術(shù)11-12

1.2.4 光纖光柵傳感器在土木工程中的應(yīng)用12-14

1.2.5 光纖光柵傾角傳感器現(xiàn)狀14

1.3 本文的主要研究內(nèi)容14-16

第二章 光纖布拉格光柵的傳感特性16-24

2.1 引言16-17

2.2 均勻軸向應(yīng)力下的光纖光柵傳感特性分析17-18

2.3 均勻橫向應(yīng)力下的光纖光柵傳感特性分析18-19

2.4 光纖布拉格光柵溫度傳感特性19-20

2.5 光纖布拉格光柵傳感靈敏度誤差分析20-22

2.5.1 光纖布拉格光柵應(yīng)變傳感靈敏度誤差分析20-21

2.5.2 光纖布拉格光柵溫度傳感靈敏度誤差分析21-22

2.6 光纖光柵應(yīng)變與溫度耦合作用分析22-23

2.7 本章小結(jié)23-24

第三章 光纖光柵傾角傳感器的理論設(shè)計及實驗24-45

3.1 引言24

3.2 基于擺錘-等截面梁的光纖光柵傾角傳感器的設(shè)計24-38

3.2.1 力學(xué)性能分析25-26

3.2.2 光纖光柵傾角傳感器的溫度補(bǔ)償26-28

3.2.3 光纖光柵傾角傳感器的傳感特性分析28

3.2.4 光纖光柵傾角傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計28-30

3.2.5 傳感器的性能實驗30-38

3.3 直接以光纖光柵為元件的傾角傳感器38-44

3.3.1 基本原理39-40

3.3.2 實驗及數(shù)據(jù)分析40-44

3.4 本章小結(jié)44-45

第四章 光纖光柵傾角傳感器在橋梁變形測試中的應(yīng)用45-55

4.1 引言45

4.2 光纖光柵傾角傳感器在橋梁撓度測量中的應(yīng)用45-52

4.2.1 概述45-46

4.2.2 基于最小二乘方法的撓度曲線擬合46-47

4.2.3 數(shù)值模擬算例47-52

4.3 應(yīng)用傾角傳感器測量塔頂位移52-53

4.4 傾角傳感器在橋墩沉降監(jiān)測中的應(yīng)用53-54

4.5 本章小結(jié)54-55

第五章 結(jié)論與展望55-57

5.1 主要工作及結(jié)論55

5.2 展望55-57

參考文獻(xiàn)57-62

致謝62-63

攻讀學(xué)位期間主要的研究成果63

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【引證文獻(xiàn)】

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7 侯世棟;大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋撓度控制研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2008年

8 王磊;大型橋梁健康監(jiān)測中撓度測量技術(shù)研究[D];東南大學(xué);2006年

9 程景揚;應(yīng)用于橋梁撓度動態(tài)監(jiān)測的壓力場連通管法精度參數(shù)研究[D];廣州大學(xué);2013年

10 張洪;基于壓力參考法的橋梁撓度監(jiān)測系統(tǒng)及性能分析[D];重慶交通大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于光纖光柵傳感器的橋梁撓度檢測與監(jiān)測，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：124291