基于虛擬儀器技術的結構健康監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、大型土木工程結構的使用期長達幾十年、甚至上百年，環(huán)境侵蝕、材料老化和荷載的長期效應、疲勞效應與突變效應等災害因素的耦合作用將不可避免的導致結構的損傷積累和抗力衰減，從而抵抗自然災害甚至正常環(huán)境作用的能力下降，極端情況下引發(fā)災難性的突發(fā)事件，造成極為惡劣的社會影響。 對重大工程結構的結構性能進行實時的監(jiān)測和診斷，及時發(fā)現(xiàn)結構的損傷，并評估其安全性，預測結構的性能變化和剩余壽命并做出維護決定，對提高工程結構的運營效率，保障人民生命財

2、產安全具有極其重大的意義。結構健康監(jiān)測系統(tǒng)可以實時采集反應結構服役狀況的相關數(shù)據(jù)，采用一定的損傷識別算法判斷損傷的位置與程度，及時有效地評估結構的安全性，預測結構的性能變化并對突發(fā)事件進行預警，是近年來國際學術研究的熱點問題之一。結構健康監(jiān)測系統(tǒng)涉及許多不同的研究領域，如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號處理、結構分析等。本文對結構健康監(jiān)測系統(tǒng)設計和集成中的一些關鍵技術進行了以下幾個方面的研究： (1)開發(fā)了光纖光柵傳感器和傳統(tǒng)電力式傳感器同步

3、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用虛擬儀器開發(fā)軟件LabVIEW作為開發(fā)平臺，基于美國MOI公司的Si425光纖光柵解調儀和NI公司的PXI-1044及SCXI-1314數(shù)據(jù)采集模塊，實現(xiàn)了光學傳感器和電學傳感器的同時同步測量，采用TCP/IP協(xié)議進行遠程數(shù)據(jù)傳輸。 (2)開發(fā)了基于LabVIEW和MATLAB混合編程技術的數(shù)據(jù)處理、分析和損傷識別系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了對采集的信號進行小波消噪、計算信號的單邊自功率譜、自相關函數(shù)、互相關函數(shù)以

4、及利用小波分解識別損傷等功能。 (3)建立了以大型網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫SQL Server 2000為中心數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。利用NI公司的數(shù)據(jù)庫連接工具包Database Connectivity Toolkit實現(xiàn)了LabVIEW和SOLServer 2000間的數(shù)據(jù)通信，可以方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲以及歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。 (4)將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應用于某大廈模型的地震模擬試驗中，試驗結果驗證了該軟件工作的穩(wěn)定性；以一個二層的鋼框架