基于懸絲位移光電傳感技術(shù)的橋梁動(dòng)撓度檢測.pdf

1、橋梁是公路和鐵路交通中較為重要的公共基礎(chǔ)設(shè)施,由于種種原因,橋梁坍塌、斷裂等引起的事故卻頻頻發(fā)生,不僅造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失,而且社會(huì)負(fù)面影響大。所以對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)、荷載性能進(jìn)行安全監(jiān)測就顯得尤為重要。橋梁撓度是評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)和荷載性能的一項(xiàng)重要指標(biāo),是橋梁安全性、穩(wěn)定性以及可靠性檢測的重要組成部分,也是橋梁安全性評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。目前,現(xiàn)有的橋梁撓度的檢測方法多用于橋梁靜態(tài)撓度的檢測,而一些可用于動(dòng)撓度的檢測方法卻存在諸多不足,如受環(huán)境影響

2、較大、測量精度不高和設(shè)備造價(jià)昂貴等。為實(shí)現(xiàn)橋梁動(dòng)撓度高精度檢測,本文提出了基于懸絲位移光電傳感技術(shù)橋梁動(dòng)撓度檢測方法,進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究。
　　提出了基于準(zhǔn)直激光束進(jìn)行懸絲二維動(dòng)位移檢測方法,介紹了動(dòng)撓度檢測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)方案,對(duì)系統(tǒng)中的光源、懸絲的選擇原則進(jìn)行了討論。該系統(tǒng)以懸絲為橋梁撓度檢測的參照基準(zhǔn),采用 CCD器件為光信號(hào)的接收屏,通過數(shù)據(jù)處理計(jì)算得到橋梁撓度。針對(duì)懸絲二維位移的光電檢測技術(shù),提出了大量程動(dòng)撓度測量方法、

3、大口徑準(zhǔn)直光束實(shí)現(xiàn)方法,提出了光源非正交性和 CCD器件非正交性的光學(xué)測量系統(tǒng)的計(jì)算方法。
　　闡述了圖像邊緣檢測算法。介紹了邊緣提取的兩種算法——閾值法和梯度法,分析了這兩種算法針對(duì)懸絲圖像邊緣提取的可行性。討論了常見的 CCD像點(diǎn)位置提取算法——重心算點(diǎn)和中心算點(diǎn),確定實(shí)際應(yīng)用中的算法。分析了當(dāng)橋梁動(dòng)撓度大范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)利用 CCD器件進(jìn)行拼接完成測量,并對(duì)數(shù)據(jù)分析處理和融合算法進(jìn)行了介紹。
　　設(shè)計(jì)了基于懸絲光電位移傳感

4、技術(shù)的檢測系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)以FPGA為邏輯控制器件,CCD為接收信號(hào)元件,DSP為信號(hào)處理單元,通過串口通信將數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)上。軟件系統(tǒng)采用 VC++平臺(tái)編寫了低通濾波器,剔除了懸絲自身振動(dòng)的影響,得到橋梁動(dòng)撓度曲線圖。
　　利用懸絲光電位移傳感技術(shù)完成了橋梁動(dòng)撓度的試驗(yàn)檢測,分析了測量過程中主要誤差產(chǎn)生的原因,討論了系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)和懸絲的物理性質(zhì)對(duì)測量結(jié)果及其精度的影響。
　　本研究表明基于懸絲光電位移傳感技術(shù)的橋梁動(dòng)撓度