發(fā)布時間：2017-10-07 16:07

  本文關鍵詞：隧道式錨碇結構位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)研究

  更多相關文章： 位移監(jiān)測 懸索橋錨碇 激光圖像 壓力參考法 加速度傳感器

【摘要】：三峽庫區(qū)蓄水后,錨碇的受力和外形受到復雜的水蝕環(huán)境影響而發(fā)生改變。錨碇是懸索橋承載結構的主要部分,錨碇結構一旦遭到破壞,不僅會威脅錨碇系統(tǒng)的自身安全,而且會危害到全橋結構的穩(wěn)定性,造成生命財產(chǎn)的損失。因此,研發(fā)出能夠審時度勢的錨碇結構位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)迫在眉睫。結合重慶市科技攻關計劃項目“懸索橋錨固系統(tǒng)安全監(jiān)測、評估與預警關鍵技術攻關與示范”,對國內外錨碇結構、橋梁監(jiān)測系統(tǒng)及方法等相關技術進行研究。在此基礎上,給出4種錨碇結構位移監(jiān)測方法及系統(tǒng),簡要介紹如下:(1)點激光投射式錨碇結構位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過像素標定建立了物面和像面的對應關系,利用提出的激光光斑中心檢測算法,實時獲取點激光光斑中心坐標,通過給出的位移計算公式,反演出了錨碇結構位移。利用誤差修正模型,有效的提高了系統(tǒng)的監(jiān)測性能。實驗表明,在較復雜的噪聲干擾下,點激光光斑中心檢測誤差為1.75%;當錨碇受力方向的位移在25mm之內時,系統(tǒng)的測量精度可達0.1mm,測量誤差可控制在2.16%以內。應用最小二乘法建立線性回歸方程,并估算出方程表達式,模型的擬合優(yōu)度R2為90.29%,預測效果較好。目前,已有兩座橋梁應用該系統(tǒng)進行健康監(jiān)測,監(jiān)測效果較好。(2)線激光投射式錨碇結構位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)。在分析系統(tǒng)誤差來源的基礎上,對系統(tǒng)提出改進,該系統(tǒng)能夠同時測量錨固面及其索股的位移,并且能夠剔除準直激光發(fā)射器和視頻采集裝置的扭轉誤差。提出一種基于動態(tài)差分的光斑中心檢測算法,該算法通過差分圖像采集、動態(tài)圖像提取、圖像濾波、圖像校正、光斑中心檢測的方式實時監(jiān)測線激光光斑圖像。利用開發(fā)的軟件,將最終獲得的信息進行分析處理,獲得錨碇結構的真實位移。研究結果表明,當測量范圍為-100mm~+100mm,視頻采集裝置分辨率為1920×1080像素時,測量精度可輕松達到0.1mm。與提出的點激光投射式錨碇結構位移監(jiān)測方法進行對比分析,實驗結果具有較好的一致性。(3)液壓式錨碇結構位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)。該系統(tǒng)在保持液位高度恒定的同時,無需計算液體密度和重力加速度,即可實時準確地監(jiān)測錨碇結構變化。針對錨跨索股拉力對錨碇位移的作用關系,給出一種錨跨索股位移和張力測量方法及系統(tǒng),為進一步分析錨固系統(tǒng)整體性能做了鋪墊。(4)基于MEMS的錨碇結構位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過三軸重力加速度傳感器ADXL335確立了傾角與電壓值之間的對應關系,并結合三次樣條插值和去極值均值濾波等算法,實現(xiàn)了傾斜位移的測量。實驗驗證了系統(tǒng)的性能。綜上所述,本文研究和設計了4種錨碇結構位移監(jiān)測方法及系統(tǒng),對懸索橋錨固系統(tǒng)的綜合評估和預警有著重要意義。
【關鍵詞】：位移監(jiān)測 懸索橋錨碇 激光圖像 壓力參考法 加速度傳感器
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U446;U448.25;TP274
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 錨碇的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 橋梁監(jiān)測系統(tǒng)及方法的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 主要研究內容及創(chuàng)新點16-18
• 1.3.1 主要研究內容16-17
• 1.3.2 創(chuàng)新點17-18
• 1.4 論文組織結構18
• 1.5 本章小結18-19
• 第二章 點激光投射式錨碇結構位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)19-48
• 2.1 引言19
• 2.2 系統(tǒng)組成及原理19-20
• 2.2.1 系統(tǒng)組成19
• 2.2.2 測量原理19-20
• 2.3 數(shù)字圖像像素標定20-23
• 2.4 激光光斑中心檢測23-28
• 2.4.1 光斑識別24-25
• 2.4.2 形態(tài)學濾波25-26
• 2.4.3 光斑中心擬合26-28
• 2.5 誤差分析28-32
• 2.6 實驗分析32-42
• 2.6.1 精度實驗32-34
• 2.6.2 干擾實驗34-35
• 2.6.3 遠程在線監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)35-40
• 2.6.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析40-42
• 2.7 回歸分析42-46
• 2.7.1 線性預測模型42
• 2.7.2 散點圖42-43
• 2.7.3 直線回歸方程43
• 2.7.4 誤差估計與決定系數(shù)43-44
• 2.7.5 回歸方程關系顯著性F檢驗44
• 2.7.6 回歸關系顯著性的t檢驗44-45
• 2.7.7 線性預測45
• 2.7.8 高次多項式預測模型45-46
• 2.8 本章小結46-48
• 第三章 線激光投射式錨碇結構位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)48-62
• 3.1 引言48
• 3.2 系統(tǒng)組成及原理48-49
• 3.2.1 系統(tǒng)組成48
• 3.2.2 測量原理48-49
• 3.3 性能分析49-50
• 3.3.1 測量精度49-50
• 3.3.2 時間開銷50
• 3.4 誤差分析50-53
• 3.4.1 結構性誤差及應對50-52
• 3.4.2 環(huán)境影響及誤差應對52-53
• 3.5 動態(tài)差分激光光斑中心檢測算法53-55
• 3.5.1 算法實現(xiàn)流程53-55
• 3.5.2 中心檢測運算55
• 3.6 實驗分析55-59
• 3.6.1 線激光光斑檢測實驗56-57
• 3.6.2 數(shù)據(jù)處理57-58
• 3.6.3 在線實驗58-59
• 3.7 對比實驗59-60
• 3.8 本章小結60-62
• 第四章 液壓式錨碇結構位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)62-71
• 4.1 引言62
• 4.2 錨固面位移測量62-64
• 4.2.1 測量裝置62
• 4.2.2 測量原理62-63
• 4.2.3 誤差分析及修正63-64
• 4.3 索股位移及索力測量64-70
• 4.3.1 測量裝置64
• 4.3.2 測量原理64-65
• 4.3.3 液面高度測量65-66
• 4.3.4 誤差分析及應對66-68
• 4.3.5 簡化方案68-70
• 4.4 本章小結70-71
• 第五章 基于MEMS的錨碇結構位移監(jiān)測方法及系統(tǒng)71-79
• 5.1 引言71
• 5.2 系統(tǒng)測量原理71-72
• 5.2.1 錨碇結構位移測量原理71-72
• 5.2.2 傾角測量原理72
• 5.3 系統(tǒng)硬件設計72-74
• 5.3.1 ADXL335三軸重力加速度模塊73
• 5.3.2 太陽能供電模塊73-74
• 5.3.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊74
• 5.4 系統(tǒng)軟件設計74-76
• 5.4.1 傾角測量軟件設計74-75
• 5.4.2 蓄電池充電算法設計75-76
• 5.4.3 蓄電池放電算法設計76
• 5.5 實驗與數(shù)據(jù)處理76-78
• 5.5.1 數(shù)據(jù)處理與校驗76-78
• 5.5.2 實驗分析78
• 5.6 本章小結78-79
• 第六章 總結與展望79-82
• 6.1 總結79-80
• 6.2 展望80-82
• 致謝82-83
• 參考文獻83-87
• 作者在學期間的研究成果87

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本文編號：988777