一种基于新型双轴圆弧铰链的二维FBG加速度传感器

为了实现大跨度桥梁中拉索构件的二维(two-dimensional, 2D)振动信号高精度测量,本文设计并研究了一种小型化的新型2D光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)加速度传感器,以解决现有FBG加速度传感器体积与质量较大的问题。所设计的FBG加速度传感器主要由含有质量块的双轴圆弧铰链、4个固定支架,以及刻有4段阵列FBG的光纤组成。通过建立FBG加速度传感器的动力学普遍方程,得到灵敏度与固有频率的理论数值,另外辅以Abaqus软件对其进行有限元仿真以验证理论推导的结果。实验测试数据表明,FBG加速度传感器的固有频率约为500 Hz,双FBG的布置使其灵敏度可以达到595.2 pm/g,此外对称推挽的圆弧铰链设计还具有优异的横向抗干扰和温度自补偿性能。最后以某中承式钢管混凝土拱桥为实际工程案例,使用所设计的2D FBG加速度传感器实现了吊索索力的有效测量。

木构件内部裂缝损伤与2D应力波图像相关性研究

2D应力波技术是一种木材内部缺陷的现场无损诊断技术,常用于传统木结构中梁、柱等木构件的材质勘查。但是在实际操作过程中发现,2D应力波的检测区域常与损伤的实际区域不一致,影响了木构件材质的准确评估。笔者采用2D应力波技术,以木构件内部裂缝损伤为研究对象,研究了应力波传感头与裂缝损伤的相对位置、裂缝损伤自身状态等因素对2D应力波图像特征的影响。研究结果表明,2D应力波图像与木材内部损伤和传感器相对位置均有密切关系,且损伤程度显著影响2D应力波检测的准确性。