【摘要】：橋梁是交通運輸系統(tǒng)的樞紐,隨著大型橋梁的不斷發(fā)展,結構性能越來越好,在帶來巨大經(jīng)濟效益的同時,所引起的事故風險也在不斷增加。因此我們有必要運用科學的評估方法來對橋梁的健康狀態(tài)進行監(jiān)測,給橋梁管理人員提供養(yǎng)護建議,保證橋梁的安全正常使用。本文提出了一種基于Sagnac干涉的光纖傳感技術來對橋梁的健康狀態(tài)進行研究,此傳感結構布置簡單,是傳感領域里一種高精確度、應用廣泛的實用傳感器。 本文首次將Sagnac光纖傳感技術和測量固有頻率的動測法結合起來,通過建立一種簡單光纖傳感模型和車橋振動模型,對橋梁的固有頻率進行測量研究,進而分析橋梁的健康狀況。本文首先詳細闡述了Sagnac干涉?zhèn)鞲衅鞯墓ぷ髟聿⑶以O計了解調(diào)方案,對解調(diào)方案進行了仿真和誤差分析,得出Sagnac干涉型傳感器在理想情況下可以解調(diào)出原始信號這一結論；然后對車橋模型以及橋梁固有頻率的測量進行了詳細的推導和理論分析,給出了橋梁固有頻率的識別方法,并且分析了彈性模量、轉動慣量、列車質(zhì)量和列車速度等參量對固有頻率的影響；其次就傳感器設備的光發(fā)射模塊和光接收模塊進行了具體的研究設計,最后規(guī)劃出了試驗測試圖,并就測試圖進行了仿真實驗,由仿真結果進行分析得出結論：Sagnac光纖傳感技術能夠測量橋梁固有頻率,監(jiān)測橋梁健康狀況。
[Abstract]:Bridge is the hub of transportation system. With the continuous development of large bridges, the structure performance is getting better and better. Therefore, it is necessary for us to use scientific evaluation method to monitor the health status of bridges, to provide maintenance advice to bridge managers, and to ensure the safe and normal use of bridges. In this paper, an optical fiber sensing technique based on Sagnac interferometry is proposed to study the health status of bridges. The sensor structure is simple, and it is a practical sensor with high precision and wide application in the field of sensing. In this paper, the Sagnac optical fiber sensing technology and the dynamic measurement method of measuring natural frequency are combined for the first time. By establishing a simple optical fiber sensing model and a vehicle-bridge vibration model, the natural frequency of the bridge is measured and studied, and the health status of the bridge is analyzed. In this paper, the working principle of Sagnac interference sensor is described in detail, and the demodulation scheme is designed. The simulation and error analysis of the demodulation scheme are carried out, and the conclusion that the original signal can be solved by the Sagnac interferometric sensor under ideal condition is obtained. Then the model of the bridge and the measurement of the natural frequency of the bridge are deduced and analyzed in detail, and the identification method of the natural frequency of the bridge is given, and the elastic modulus and the moment of inertia of the bridge are analyzed. The influence of train mass and train speed on the natural frequency; Secondly, the optical emission module and optical receiving module of sensor equipment are studied and designed. Finally, the test diagram is designed, and the simulation experiment is carried out. From the analysis of the simulation results, it is concluded that the Sagnac fiber optic sensing technology can measure the natural frequency of the bridge and monitor the health status of the bridge.
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U446;TP212

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本文編號：2349935