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光纤光栅传感器在地铁车站结构健康监测中的应用研究
| 论文题名： | 光纤光栅传感器在地铁车站结构健康监测中的应用研究 |
| 关键词： | 光纤光栅传感器;地铁车站;健康监测 |
| 摘要： | 光纤传感器具有优良的传感特性和众多的优点，是近年来迅速发展起来的一种新型传感器，在传感领域有着良好的应用前景。本文针对光纤布拉格光栅传感器在地铁车站结构健康监测中的应用进行了研究，主要工作如下： 研究了光纤布拉格光栅传感器的封装技术，采用复合材料以及合适的封装结构对光纤布拉格光栅应变传感器进行封装，实现了对布拉格光栅的有效保护。拉伸试验和疲劳性能试验结果显示复合材料封装光纤布拉格光栅应变传感器具有较高的灵敏度和良好的线性度及耐久性能。将复合材料封装光纤布拉格光栅应变传感器埋入钢筋混凝土梁进行破坏试验，与电阻应变片测量结果进行对比，监测结果显示，封装光纤布拉格光栅应变传感器传感性能良好，适合用于土木结构内部的应变监测。 建立了基于光纤光栅传感技术的国贸地铁车站结构健康监测硬件系统；利用参考光栅法实现了对光纤布拉格光栅应变传感器的温度补偿；利用波分复用技术建立光纤布拉格光栅传感网络，实现了分布式测量。以地铁车站模型为基础，对光纤布拉格光栅传感器的优化布设进行了研究，分别从静力学和动力学角度(EI法)对传感器进行了优化布设，最后综合静力学和动力学方法实现了光纤光栅传感器在地铁车站中的优化布设。 在VB和Microsoft Access软件平台下运用VB中的Winsock控件(TCP协议)及ADO数据访问接口实现监测数据的采集与处理，建立了国贸桥地铁车站结构健康监测软件系统，实现了大量传感器数据的采集、实时数据与曲线显示、数据库存储、历史数据查询，其中采集到的数据直接为温度值和应变值，避免了解调仪配套通用软件只能采集波长值的局限性。 对施工期车站结构温度和应变进行了监测，监测结果表明，施工期结构处于正常状态。分析了目前各种结构损伤识别与安全评定的方法，由于结构整体健康监测方法存在种种缺陷和不足，因此在软件系统中采用了基于结构局部响应的损伤识别与安全评定方法对国贸地铁车站进行实时在线的损伤判断与安全评定。 |
| 作者： | 阎兆允 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 万里冰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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