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基于光纤超声波传感的桥梁沉降分布式探测与解析研究
| 论文题名： | 基于光纤超声波传感的桥梁沉降分布式探测与解析研究 |
| 关键词： | 桥梁沉降;多模干涉光纤传感器;超声波测距;声波测距;分布式监测 |
| 摘要： | 随着国家经济水平的不断提高，未来几十年内将有大批诸如高速公路桥梁，高架桥梁，高铁桥梁等重大工程结构陆续兴建。作为道路的重要组成部分，桥梁工程的安全问题也将得到广泛重视。其中，桥梁沉降监测对于整个桥梁工程的安全稳定性至关重要。由于现阶段桥梁沉降监测技术的瓶颈，研究新型的桥梁沉降监测技术，具有重要的实用价值以及经济意义。 本文首先介绍了现阶段国内外常用的桥梁沉降监测技术，通过对这些技术优点及局限性的比较分析，总结了现阶段桥梁沉降监测技术的难点。为本文提出的新型桥梁沉降监测方法提供了参考依据。通过对声波探测技术以及超声波测距技术原理和应用现状的调研，设计并进行了超声波测距以及声波测距实验，进一步分析了这两种技术的优缺点，针对桥梁沉降监测大量程、高精度的要求，本文首次提出了基于多模干涉光纤传感器的双频测距传感系统用于桥梁沉降的分布式监测，并对该系统的测量原理，测量传感器的优化设计、沉降监测系统的搭建、非接触式位移传感实验方案的设计与结果分析以及桥梁沉降模拟实验分析进行了深入研究。主要研究内容包括: 一、调研了超声波以及声波测距技术的原理及应用现状，通过仿真模拟与实验，对传感器的结构进行了设计与优化，提高了其对于超声波及声波探测的响应灵敏度。设计并进行了超声波及声波的位移传感实验，分析了两种测距方法用于桥梁沉降监测的优点及局限性。 二、基于超声波及声波测距实验以及声波结合超声波的理论研究分析，提出了声波结合超声波用于位移传感监测的技术，旨在利用低频声波测量量程大以及超声波测量精度高的特点，实现位移传感监测。并通过位移传感实验，验证了该测距技术的可行性。 三、设计并搭建了分布式位移传感监测系统，通过实验，对该系统在位移监测中的性能进行了测试。其测量分辨率可达到0.5mm，误差保持在10％以内，测量量程理论上可达到85mm。 四、设计并搭建了桥梁沉降模拟实验系统，通过模拟桥梁沉降各个阶段的变化规律，进行了沉降监测实验，验证了位移传感监测系统在桥梁沉降监测领域的可行性及性能指标，为该系统实际应用于桥梁沉降监测提供了理论及实验依据。 |
| 作者： | 王自远 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 孙安;张宇峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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