基于光纖超聲波傳感的橋梁沉降分布式探測與解析研究.pdf

1、隨著國家經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，未來幾十年內(nèi)將有大批諸如高速公路橋梁，高架橋梁，高鐵橋梁等重大工程結(jié)構(gòu)陸續(xù)興建。作為道路的重要組成部分，橋梁工程的安全問題也將得到廣泛重視。其中，橋梁沉降監(jiān)測對于整個(gè)橋梁工程的安全穩(wěn)定性至關(guān)重要。由于現(xiàn)階段橋梁沉降監(jiān)測技術(shù)的瓶頸，研究新型的橋梁沉降監(jiān)測技術(shù)，具有重要的實(shí)用價(jià)值以及經(jīng)濟(jì)意義。
　　本文首先介紹了現(xiàn)階段國內(nèi)外常用的橋梁沉降監(jiān)測技術(shù)，通過對這些技術(shù)優(yōu)點(diǎn)及局限性的比較分析，總結(jié)了現(xiàn)階段橋梁沉降監(jiān)

2、測技術(shù)的難點(diǎn)。為本文提出的新型橋梁沉降監(jiān)測方法提供了參考依據(jù)。通過對聲波探測技術(shù)以及超聲波測距技術(shù)原理和應(yīng)用現(xiàn)狀的調(diào)研，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了超聲波測距以及聲波測距實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步分析了這兩種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，針對橋梁沉降監(jiān)測大量程、高精度的要求，本文首次提出了基于多模干涉光纖傳感器的雙頻測距傳感系統(tǒng)用于橋梁沉降的分布式監(jiān)測，并對該系統(tǒng)的測量原理，測量傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)、沉降監(jiān)測系統(tǒng)的搭建、非接觸式位移傳感實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與結(jié)果分析以及橋梁沉降模擬實(shí)驗(yàn)分析進(jìn)

3、行了深入研究。主要研究內(nèi)容包括:
　　一、調(diào)研了超聲波以及聲波測距技術(shù)的原理及應(yīng)用現(xiàn)狀，通過仿真模擬與實(shí)驗(yàn)，對傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與優(yōu)化，提高了其對于超聲波及聲波探測的響應(yīng)靈敏度。設(shè)計(jì)并進(jìn)行了超聲波及聲波的位移傳感實(shí)驗(yàn)，分析了兩種測距方法用于橋梁沉降監(jiān)測的優(yōu)點(diǎn)及局限性。
　　二、基于超聲波及聲波測距實(shí)驗(yàn)以及聲波結(jié)合超聲波的理論研究分析，提出了聲波結(jié)合超聲波用于位移傳感監(jiān)測的技術(shù)，旨在利用低頻聲波測量量程大以及超聲波測量精度

4、高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)位移傳感監(jiān)測。并通過位移傳感實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該測距技術(shù)的可行性。
　　三、設(shè)計(jì)并搭建了分布式位移傳感監(jiān)測系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)，對該系統(tǒng)在位移監(jiān)測中的性能進(jìn)行了測試。其測量分辨率可達(dá)到0.5mm，誤差保持在10％以內(nèi)，測量量程理論上可達(dá)到85mm。
　　四、設(shè)計(jì)并搭建了橋梁沉降模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過模擬橋梁沉降各個(gè)階段的變化規(guī)律，進(jìn)行了沉降監(jiān)測實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了位移傳感監(jiān)測系統(tǒng)在橋梁沉降監(jiān)測領(lǐng)域的可行性及性能指標(biāo)，為該系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于