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基于光纤白光干涉传感技术的桥梁索力测力环研究

发布时间:2018-03-23 18:21

  本文选题:索力 切入点:白光干涉 出处:《大连理工大学》2016年硕士论文


【摘要】:大型桥梁的建造往往耗资巨大,正常使用条件下,其设计使用年限长达一百年以上,在桥梁的整个服役过程中,外界因素及其自身材料老化等都会使结构抵抗外界作用的能力下降。桥梁事故的发生给社会带来了巨大的经济损失,同时也威胁着人们的人身安全。拉索作为桥梁主要的受力构件,索力的实时监测与评定,对整座桥梁的安全运营具有重要意义。本文基于光纤白光干涉传感技术,设计了光纤白光干涉测力环传感器并进行了相关的实验研究,主要做了以下工作:(1)分析并提出了现有的大跨桥梁结构健康监测存在的主要问题,阐述了现有的桥梁索力测试技术的原理及应用,并将它们进行了对比分析:(2)对光纤白光干涉技术的原理及白光干涉形变测量仪测量光纤形变的原理进行了详细说明;(3)根据光纤白光干涉测力环传感器的实际应用环境,分别分析了温度对自由状态下与约束状态下的光纤白光干涉测力环传感器的影响,并推导出了两种温度补偿方案下的索力计算公式;(4)进行光纤白光干涉测力环传感器测量索力的前期实验,证明了利用本文提出的白光干涉测力环法监测索力的可行性,设计制作了白光干涉测力环传感器,首先进行了不考虑温度补偿的测力环传感器标定实验,发现了温度补偿在白光干涉测力环传感器监测索力时的必要性,然后对传感器进行温度标定,获得了传感器温度标定系数之后,又进行了考虑温度补偿的测力环标定,获得了另一个标定系数,最终给出了光纤白光干涉测力环传感器监测索力时在两种温度补偿方案下的索力评定公式,并进行了实验误差来源分析与传感器性能分析;(5)以大连星海湾大桥为例,简述了利用白光干涉测力环传感器监测桥梁索力时的实际应用方法。
[Abstract]:The construction of large bridges is often costly. Under normal service conditions, the design and service life of large bridges is more than 100 years, and in the whole service process of bridges, The aging of external factors and their own materials will reduce the ability of the structure to resist the external action. The occurrence of bridge accidents has brought huge economic losses to the society. At the same time, it also threatens people's personal safety. As the main force member of bridge, the real time monitoring and evaluation of cable force is of great significance to the safe operation of the whole bridge. The fiber optic white light interference force loop sensor is designed and the related experimental research is carried out. The following work is done: 1) the main problems in the existing health monitoring of long-span bridge structures are put forward. This paper expounds the principle and application of the existing bridge cable force testing technology. The principle of optical fiber white light interferometer and the principle of measuring optical fiber deformation by white light interferometer are explained in detail.) according to the practical application environment of optical fiber white light interference force loop sensor, The influence of temperature on the fiber white light interference force loop sensor in free state and constrained state is analyzed respectively. The calculation formula of cable force under two kinds of temperature compensation schemes is deduced. The preliminary experiment of measuring cable force with fiber white light interference force loop sensor is carried out, which proves the feasibility of using the white light interference force measurement loop method proposed in this paper to monitor the cable force. White light interference force loop sensor is designed and manufactured. Firstly, the calibration experiment of force ring sensor without temperature compensation is carried out, and the necessity of temperature compensation in monitoring cable force by white light interference force ring sensor is found. Then the temperature calibration of the sensor is carried out. After the temperature calibration coefficient of the sensor is obtained, the force ring calibration considering temperature compensation is carried out, and another calibration coefficient is obtained. Finally, the formula of cable force evaluation under two kinds of temperature compensation schemes for cable force monitoring by optical fiber white-light interference force loop sensor is given, and the experimental error source analysis and sensor performance analysis are carried out. The Dalian Xingwan Bridge is taken as an example. This paper introduces the practical application method of using white light interference force loop sensor to monitor bridge cable force.
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U446

【参考文献】

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本文编号:1654630

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