基礎設施是國家發(fā)展的重要支撐,但基礎設施具有服役時間長、服役環(huán)境惡劣、失效規(guī)律復雜和破壞后果嚴重等特點。為保障基礎設施安全運營,近30年來,國內(nèi)外學者提出并研究結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法,監(jiān)測結(jié)構(gòu)服役真實響應、損傷和性能退化,評估結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)。但傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法存在傳感信息空間覆蓋能力不足問題,需要研究基于大范圍空間覆蓋和密集傳感信息的新型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法。本文以高性能分布式光纖傳感技術(shù)為手段,充分利用其超長傳感距離、分布式、高密度測量的特點,獲取覆蓋結(jié)構(gòu)的真實應變響應分布,研究交通基礎設施狀態(tài)監(jiān)測與評估新方法。主要內(nèi)容具體如下:研究布里淵分布式光纖感知特征與結(jié)構(gòu)狀態(tài)分布特征提取方法和狀態(tài)評估方法。首先,基于受激布里淵散射理論,研究在空間分辨率內(nèi)結(jié)構(gòu)響應非均勻分布時,分布式光纖的布里淵增益譜譜形變化特征,分析其對布里淵頻移的影響規(guī)律。然后,提出將分布式光纖監(jiān)測的結(jié)構(gòu)狀態(tài)分為區(qū)域和局部特征,并分別進行特征提取和表征,提出結(jié)構(gòu)狀態(tài)分布模式的模式匹配方法。最后,提出基于結(jié)構(gòu)區(qū)域和局部狀態(tài)變量幅值和狀態(tài)分布模式的結(jié)構(gòu)異常狀態(tài)識別方法。研究基于分布式光纖橋梁結(jié)構(gòu)全長應變監(jiān)測與狀態(tài)評估方法�；诜植际焦�... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：190 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

光纖的基本結(jié)構(gòu)

哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文℃；第二，動態(tài)測試能力強，采樣頻率可高達 10kHz；第三一根傳感光纖可以串聯(lián)數(shù)十個布拉格光柵，通過解調(diào)儀的一個測點的同時測量；第四，傳感距離長，布拉格光柵的反射感信號信噪比優(yōu)秀，加之光纖的超低信號損耗傳輸，傳感光的相隔距離可達數(shù)十公里；第五，二次開發(fā)傳感器種類多樣應變和溫度敏感特性可開發(fā)出壓力傳感器、索力傳感器、位器等[5]，滿足相應的監(jiān)測功能需求；第六，解調(diào)儀產(chǎn)品技術(shù)在工程監(jiān)測和科學研究領域普及率很高。光柵 1 光柵 2

圖 1-4 經(jīng)典 BOTDA 傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[7]Fig. 1-4 Typical configuration of a BOTDA setup[7]BOTDA 系統(tǒng)有以下三個主要性能指標：第一，傳感距離，代表 BOTDA 統(tǒng)能夠測量的最大傳感光纖長度；第二，空間分辨率，代表 BOTDA 系統(tǒng)能分辨出的最短光纖長度的傳感信息；第三，測試精度，代表 BOTDA 系統(tǒng)能探測的最小的應變或者溫度變化。起初 BOTDA 系統(tǒng)的性能指標很低，空間辨率只有 100m[23]，應變傳感精度在數(shù)百應變量級[22]，溫度傳感精度只有 3℃[2傳感距離只有 1.2km[23]。1993 年，Bao 等人[24]基于經(jīng)典的 BOTDA 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化了光路設計和部分硬件，顯著的提升了 BOTDA 系統(tǒng)的性能指標，溫度傳精度達到 1℃，空間分辨率為 10m，傳感長度延長到 22km。同年，Bao 等人[開創(chuàng)性的提出基于布里淵衰減譜的 BOTDA 技術(shù)，進一步提高了 BOTDA 系的性能，空間分辨率達到 5m，傳感距離延長到 32km，并且依然保持了 1℃測試精度。Bao 團隊的杰出研究成果向世界展示了 BOTDA 技術(shù)強大的傳感力和廣闊的應用前景，大量研究人員開始關注這一領域，不斷推動 BOTDA 術(shù)的進步。由于激光器、光學調(diào)制解調(diào)設備等硬件性能的提升，BOTDA 系的性能指標隨之自然提升。除此之外，研究人員提出了多項新型高性能 BOTD


本文編號：3412698