基于光纖超聲波傳感的橋梁沉降分布式探測與解析研究.pdf

1、隨著國家經濟水平的不斷提高，未來幾十年內將有大批諸如高速公路橋梁，高架橋梁，高鐵橋梁等重大工程結構陸續(xù)興建。作為道路的重要組成部分，橋梁工程的安全問題也將得到廣泛重視。其中，橋梁沉降監(jiān)測對于整個橋梁工程的安全穩(wěn)定性至關重要。由于現(xiàn)階段橋梁沉降監(jiān)測技術的瓶頸，研究新型的橋梁沉降監(jiān)測技術，具有重要的實用價值以及經濟意義。
　　本文首先介紹了現(xiàn)階段國內外常用的橋梁沉降監(jiān)測技術，通過對這些技術優(yōu)點及局限性的比較分析，總結了現(xiàn)階段橋梁沉降監(jiān)

2、測技術的難點。為本文提出的新型橋梁沉降監(jiān)測方法提供了參考依據。通過對聲波探測技術以及超聲波測距技術原理和應用現(xiàn)狀的調研，設計并進行了超聲波測距以及聲波測距實驗，進一步分析了這兩種技術的優(yōu)缺點，針對橋梁沉降監(jiān)測大量程、高精度的要求，本文首次提出了基于多模干涉光纖傳感器的雙頻測距傳感系統(tǒng)用于橋梁沉降的分布式監(jiān)測，并對該系統(tǒng)的測量原理，測量傳感器的優(yōu)化設計、沉降監(jiān)測系統(tǒng)的搭建、非接觸式位移傳感實驗方案的設計與結果分析以及橋梁沉降模擬實驗分析進

3、行了深入研究。主要研究內容包括:
　　一、調研了超聲波以及聲波測距技術的原理及應用現(xiàn)狀，通過仿真模擬與實驗，對傳感器的結構進行了設計與優(yōu)化，提高了其對于超聲波及聲波探測的響應靈敏度。設計并進行了超聲波及聲波的位移傳感實驗，分析了兩種測距方法用于橋梁沉降監(jiān)測的優(yōu)點及局限性。
　　二、基于超聲波及聲波測距實驗以及聲波結合超聲波的理論研究分析，提出了聲波結合超聲波用于位移傳感監(jiān)測的技術，旨在利用低頻聲波測量量程大以及超聲波測量精度

4、高的特點，實現(xiàn)位移傳感監(jiān)測。并通過位移傳感實驗，驗證了該測距技術的可行性。
　　三、設計并搭建了分布式位移傳感監(jiān)測系統(tǒng)，通過實驗，對該系統(tǒng)在位移監(jiān)測中的性能進行了測試。其測量分辨率可達到0.5mm，誤差保持在10％以內，測量量程理論上可達到85mm。
　　四、設計并搭建了橋梁沉降模擬實驗系統(tǒng)，通過模擬橋梁沉降各個階段的變化規(guī)律，進行了沉降監(jiān)測實驗，驗證了位移傳感監(jiān)測系統(tǒng)在橋梁沉降監(jiān)測領域的可行性及性能指標，為該系統(tǒng)實際應用于