【摘要】：當(dāng)前,我國正處于大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時期,混凝土結(jié)構(gòu)作為應(yīng)用最普遍的一種結(jié)構(gòu)形式,被廣泛地應(yīng)用于各類工程結(jié)構(gòu)的建設(shè)。在其漫長的服役過程中,不可避免地發(fā)生材料老化及損傷,從而降低結(jié)構(gòu)的可靠性,因此結(jié)構(gòu)可靠問題一直受到廣泛的關(guān)注。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測作為一種能夠通過獲取結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息,及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷,進(jìn)而向用戶做出安全預(yù)警的技術(shù),是近年來土木工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。其中,基于壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)以其靈敏度高、響應(yīng)快、對裂縫損傷敏感等優(yōu)點(diǎn),而被廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的研究中。經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者的努力,該項技術(shù)已經(jīng)取得了豐碩的階段性成果。但是,目前尚缺少相應(yīng)配套監(jiān)測平臺的開發(fā),使得此項技術(shù)只是停留在理論仿真和實驗室試驗研究階段,還未實現(xiàn)大規(guī)模的工程應(yīng)用。基于上述背景,本文的工作重點(diǎn)將基于虛擬儀器技術(shù)開發(fā)針對混凝土結(jié)構(gòu)監(jiān)測的壓電健康監(jiān)測系統(tǒng),并將其應(yīng)用到工程實際中。本文的主要工作包括： (1)總結(jié)了壓電陶瓷健康監(jiān)測技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的優(yōu)勢和不足,并針對現(xiàn)存問題提出了本文研究的主要內(nèi)容。 (2)以壓電波動法為理論基礎(chǔ),基于美國NI公司CompactRIO嵌入式平臺、NI9221、 NI9263板卡以及圖形化編程軟件LabVIEW等軟硬件,開發(fā)了可實時在線對混凝土裂縫進(jìn)行監(jiān)測的主動監(jiān)測模塊。該模塊可實現(xiàn)監(jiān)測信號的同步發(fā)射與采集、數(shù)據(jù)的實時在線處理以及裂縫的損傷識別和安全預(yù)警等功能。并通過混凝土梁的裂縫損傷試驗驗證了所建立系統(tǒng)的可行性與穩(wěn)定性。 (3)利用壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)研制了具有高靈敏度的力傳感器,配套開發(fā)了被動監(jiān)測模塊。該模塊可實現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)動態(tài)應(yīng)力響應(yīng)的實時監(jiān)測以及基于聲發(fā)射技術(shù)的裂縫損傷被動監(jiān)測。并將此模塊應(yīng)用于國電和風(fēng)鐵嶺風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)壓力健康監(jiān)測項目中,進(jìn)一步驗證了所建立系統(tǒng)的有效性。 (4)基于NI9234板卡和壓電加速度傳感器開發(fā)了加速度監(jiān)測模塊,該模塊可實時在線地完成結(jié)構(gòu)加速度信號的采集、濾波和頻譜分析等功能。通過一個三層鋼框架模型的振動臺試驗完成了該模塊的測試,取得良好的效果。 (5)以LabVIEW圖形化編程軟件為核心開發(fā)平臺對上述各子模塊進(jìn)行集成,形成一套以筆記本電腦和NI CompactRIO嵌入式平臺為核心的便攜式結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)。從而實現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫損傷、動態(tài)壓力、加速度等物理量的實時在線監(jiān)測。
【圖文】：

在梭工前夕轟然垮塌，造成47余人死亡，22人重傷的嚴(yán)重事故，損失慘重，，如圖1.1所示。2011年3月11Q啠琎啽徑亢Ｓ蚍⑸鍤

本文編號：2586699