光纤光栅位移计组在围岩变形连续监测中的应用研究

针对多点变位计和滑动测微计在监测地下洞室围岩变形方面存在轴向位移分布连续性不足和无法实现自动化的问题,提出了将光纤光栅位移传感器通过组装成串应用在围岩变形连续监测的方法。该方法可准确得到仪器埋设沿线任一测点的监测量,由于光纤光栅位移计组具有精度高的特性,测得的围岩位移变化与洞室扩挖施工关系密切,与多点变位计监测结果总体变形规律基本一致,但光纤光栅位移计组能够监测到整个大尺度的监测线中任意间距的轴向位移分布,取得的成果信息量更大更为直观。作为对光纤光栅位移计在岩土工程变形监测中的应用探索,具有一定借鉴意义。

差动式光纤光栅位移计及其温度特性的研究

基于拉伸弹簧和悬臂梁组成一复合结构实现了光纤光栅(FBG)位移传感器的差动式测量,研究表明:传感器位移分辨率为0.05%,重复性为0.183%,回程误差为0.134%,线性误差为0.14%,基本误差为±0.326%;以20℃为基准,在(-30—+100℃),温度引起的零点漂移不超过满量程的2.86%;随着试验温度范围减小至传感器日常使用范围(-20—+60℃),零点温度漂移也减小至满量程的0.7%,传感器温度特性完全满足需求。最后,给出了传感器温度特性不一致的主要原因以及进一步改善传感器位移传感特性和热稳定性的方法,并指出改变悬臂梁和拉伸弹簧的几何尺寸就可实现不同量程、不同位移分辨力的测量。

半工字型的光纤光栅位移计设计及应用

光纤光栅测量技术逐渐成为光纤通信和传感测量领域中最重要的器件之一。通过总结以往光纤传感器设计方法,设计了一种基于半工字型的光纤光栅位移计,该光纤光栅位移计通过试验台位移测试,测试到的位移拉伸曲线较为稳定,且误差满足精度要求,仅0.05 mm;通过位移计拉伸称重测试,所测量的称重误差也满足要求,拟合系数达到了0.997。可见,所设计的位移计具有精度高、高稳定性、多功能用途等特性,可为光纤光栅传感设备的发展提供一种新的设计思路。

自适应卡尔曼滤波在建筑物变形监测中的应用

卡尔曼滤波由于能够实时快速地处理大量的变形数据,并能够预测下一时刻的变化状态等特点,被广泛应用于多个领域的动态数据处理。本文论述了方差补偿自适应卡尔曼滤波模型,将自适应卡尔曼滤波模型应用到光纤光栅动态变形监测上,基于MATLAB编程实现模型的建立并运用该模型对建筑物变形进行分析与预测,取得了较好的效果,证实了方差补偿自适应卡尔曼滤波在滤波和预测方面的可行性。

FRP-混凝土组合桥面板疲劳性能试验研究

在静力试验研究基础上,对一新型FRP-混凝土组合桥面板试件进行了高周疲劳试验研究,在疲劳试验各主要时刻停机进行了静载试验研究。疲劳试验研究主要考察了组合桥面板在疲劳循环荷载下组合板刚度、底板FRP应变、混凝土应变以及裂缝形态等受力行为发展过程,并采用光纤位移传感器对疲劳试验过程中组合板试件的最大动挠度、最小动挠度及各主要时刻停机后组合板残余挠度等动力响应进行了精确测量。疲劳试验研究结果表明,该文所研究的FRP-混凝土组合桥面板试件在经历310万次疲劳循环加载后无明显刚度和强度退化,具有良好抗疲劳性能。试验测量结果表明,该文所采用的光纤位移传感器测试技术测量效果较好,适用于疲劳荷载下试件动态挠度和残余挠度的精确适时测量。