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基于悬丝位移光电传感技术的桥梁动挠度检测
| 论文题名： | 基于悬丝位移光电传感技术的桥梁动挠度检测 |
| 关键词： | 悬丝位移光电传感;桥梁建设;动挠度检测;边缘提取 |
| 摘要： | 桥梁是公路和铁路交通中较为重要的公共基础设施,由于种种原因,桥梁坍塌、断裂等引起的事故却频频发生,不仅造成了巨大经济损失,而且社会负面影响大。所以对桥梁的结构、荷载性能进行安全监测就显得尤为重要。桥梁挠度是评价桥梁结构和荷载性能的一项重要指标,是桥梁安全性、稳定性以及可靠性检测的重要组成部分,也是桥梁安全性评价的一项重要指标。目前,现有的桥梁挠度的检测方法多用于桥梁静态挠度的检测,而一些可用于动挠度的检测方法却存在诸多不足,如受环境影响较大、测量精度不高和设备造价昂贵等。为实现桥梁动挠度高精度检测,本文提出了基于悬丝位移光电传感技术桥梁动挠度检测方法,进行了理论和试验研究。 提出了基于准直激光束进行悬丝二维动位移检测方法,介绍了动挠度检测系统的总体结构方案,对系统中的光源、悬丝的选择原则进行了讨论。该系统以悬丝为桥梁挠度检测的参照基准,采用 CCD器件为光信号的接收屏,通过数据处理计算得到桥梁挠度。针对悬丝二维位移的光电检测技术,提出了大量程动挠度测量方法、大口径准直光束实现方法,提出了光源非正交性和 CCD器件非正交性的光学测量系统的计算方法。 阐述了图像边缘检测算法。介绍了边缘提取的两种算法——阈值法和梯度法,分析了这两种算法针对悬丝图像边缘提取的可行性。讨论了常见的 CCD像点位置提取算法——重心算点和中心算点,确定实际应用中的算法。分析了当桥梁动挠度大范围内变动时利用 CCD器件进行拼接完成测量,并对数据分析处理和融合算法进行了介绍。 设计了基于悬丝光电位移传感技术的检测系统。硬件系统以FPGA为逻辑控制器件,CCD为接收信号元件,DSP为信号处理单元,通过串口通信将数据发送到计算机上。软件系统采用 VC++平台编写了低通滤波器,剔除了悬丝自身振动的影响,得到桥梁动挠度曲线图。 利用悬丝光电位移传感技术完成了桥梁动挠度的试验检测,分析了测量过程中主要误差产生的原因,讨论了系统的光学结构和悬丝的物理性质对测量结果及其精度的影响。 本研究表明基于悬丝光电位移传感技术的桥梁动挠度检测方法是可行的,能够实现桥梁动挠度的实时检测,且测量精度较高,能够满足实际中的应用。 |
| 作者： | 于爱玲 |
| 专业： | 智能交通与信息系统工程 |
| 导师： | 宋宏勋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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