基于FBG的路基不均匀沉降监测传感器应用研究

发布时间：2017-09-12 13:03

  本文关键词：基于FBG的路基不均匀沉降监测传感器应用研究

  更多相关文章： 路基 冻胀融沉 不均匀沉降 光纤布拉格光栅传感技术 分布式竖向变形传感器 离散数据 变形曲线

【摘要】：我国的季冻区面积超过我国国土面积的一半,但是在季冻区,路基很容易受冻融循环影响,产生不均匀沉降。路基的不均匀沉降会在道路结构中产生附加应力,严重时使道路结构发生破坏。因此对于路基冻胀融沉规律的研究,对于季冻区道路的建设有着十分重要的意义。为了能够有效的研究路基冻胀融沉的规律,需要对路基的竖向变形进行监测。然而,现有测量方法有着诸多问题,不能对路基进行有效的监测。所以为了有效地监测路基变形,需要新的测量手段。基于光纤传感技术的传感器有着体积小,精度高,成本低,覆盖范围大,可靠性高等优点,这些优点使得它们非常适合被用于结构健康监测。鉴于光纤传感技术的诸多优点,本文使用了一种基于光纤布拉格光栅传感技术(FBG)的分布式竖向变形传感器,用以测量路基表面的竖向变形。该传感器可以克服传统测量方法中传感器覆盖范围有限的缺点,对路基进行分布式测量。每个传感器只使用一根FBG,具有较低成本。传感器直接采集的数据是离散的距离数列与曲率数列,为了利用离散数据绘制出最终的变形曲线,本文设计了一种数据处理的方法,可以将直接采集的数据进行处理,得到变形曲线。考虑到实际使用中传感器会受到温度的影响,本文设计了一种过滤温度信号的方法,它能从采集的数据中分离温度影响。此外本文介绍了该传感器的可行性验证实验。本文还介绍了在鹤大高速ZT05内的实验路上进行的现场试验,该现场实验通过10组长度为15米的传感器,对该标段的路基竖向变形进行了监测。经过对采集的数据的处理与分析,绘制出了变形之后路基的变形曲线。现场实验的结果说明该传感器具有良好的实际应用前景。
【关键词】：路基 冻胀融沉 不均匀沉降 光纤布拉格光栅传感技术 分布式竖向变形传感器 离散数据 变形曲线
【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】：U416.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 研究背景及意义8-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 技术路线12-14
• 1.4 本文内容简介14-15
• 2 光纤光栅传感技术原理15-19
• 2.1 光纤和光纤光栅简介15
• 2.2 光纤布拉格光栅技术简介15-18
• 2.2.1 均匀轴向应力作用下的FBG传感模型16-17
• 2.2.2 温度作用下的FBG传感模型17-18
• 2.3 光纤光栅传感系统简介18-19
• 3 传感器设计19-22
• 3.1 传感器结构组成19-20
• 3.2 传感器工作原理20-22
• 4 数据处理方法22-28
• 4.1 重建变形曲线方法22-24
• 4.2 过滤温度影响算法24-26
• 4.3 数据处理方法误差分析26-28
• 5 可行性验证28-31
• 6 现场实验31-38
• 6.1 鹤大高速及其实验路简介31-32
• 6.2 传感器安装32-34
• 6.3 数据采集34-38
• 7 数据处理与分析38-49
• 7.1 计算温度影响38-44
• 7.2 重构变形44-47
• 7.3 数据分析47-49
• 结论49-50
• 参考文献50-52
• 致谢52-53

【参考文献】

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本文编号：837359