光纤光栅位错计开发及配套的可视化监测系统研究
发布时间：2022-04-25 19:57
地下管廊结构纵向断面较长,不可避免地会产生局部不均匀沉降,严重时造成管线断裂形成火灾甚至爆炸等灾害。对此,及时准确地获取地下管廊的局部不均匀沉降信息是十分重要的。光纤光栅作为一种性能优异的传感元件,可以通过中心波长变化感知外界应变和温度的变化,其具有体积小、灵敏度高、抗电磁干扰、可以准分布排布等优点,适合于地下管廊结构的监测。此外,Revit软件作为建筑信息化平台,为搭建三维可视化监测平台提供了友好的端口支持。本文采用光纤光栅作为核心传感元件,开发了两类共三种位错计并开发了与其配套的三维可视化监测插件,所完成的工作如下:（1）介绍了光纤光栅的基本结构和理论,建立了光纤光栅应变和温度传感模型,提出了光纤光栅温度补偿方法和传感器标定方法。（2）开发了大量程矩形双弹簧式光纤光栅位错计、大量程楔形光纤光栅位错计和高精度光纤光栅位错计,对三种位错计的工作原理进行分析,给出了光一位移方程。（3）分别开展了大量程矩形双弹簧式光纤光栅位错计、大量程楔形光纤光栅位错计和高精度光纤光栅位错计的标定试验,得到三种位错计的位移—波长变化曲线以及应变—波长变化曲线,给出了传感器的静态特性指标,并对三种光纤光栅位...
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景和研究意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 光纤光栅位移传感技术的研究现状
1.2.1 光纤光栅位移传感技术
1.2.2 光纤光栅位移传感器
1.3 结构健康监测可视化的研究现状
1.3.1 三维可视化监测技术的发展
1.3.2 基于BIM平台的三维可视化监测技术
1.4 本文主要研究内容
第二章 光纤光栅传感技术基本理论及试验方法
2.1 光纤光栅传感原理
2.1.1 基本原理
2.1.2 光纤光栅反射光谱特性与外界应力关系的研究
2.1.3 FBG交叉敏感和温度补偿分析
2.2 光纤光栅的封装方法
2.3 光纤光栅传感器设计与标定方法
2.3.1 光纤光栅传感器设计要求
2.3.2 光纤光栅传感器设计流程
2.3.3 光纤光栅传感器标定方法
2.4 小结
第三章 光纤光栅位错计的设计
3.1 位错计的设计目标
3.2 大量程矩形双弹簧式光纤光栅位错计设计原理
3.2.1 传感器工作原理
3.2.2 传感器的光—位移方程
3.2.3 传感器结构设计与组装
3.3 楔形光纤光栅位错计设计原理
3.3.1 传感器工作原理
3.3.2 传感器的光—位移方程
3.3.3 传感器结构设计与组装
3.4 高精度光纤光栅位错计设计原理
3.4.1 传感器工作原理
3.4.2 传感器的光—位移方程
3.4.3 传感器结构设计与组装
3.5 位错计设计关键技术研究
3.5.1 材料的选取与尺寸设定
3.5.2 传感器组装工艺及技术要点
3.6 小结
第四章 光纤光栅位错计的标定试验以及静态特性分析
4.1 大量程矩形双弹簧式光纤光栅位错计标定试验
4.1.1 试验准备
4.1.2 试验过程
4.1.3 试验结果分析
4.1.4 传感器静态特性分析
4.2 楔形光纤光栅位错计标定试验
4.2.1 试验准备
4.2.2 试验过程
4.2.3 试验结果分析
4.2.4 传感器静态特性分析
4.3 高精密光纤光栅位错计标定试验
4.3.1 试验准备
4.3.2 试验过程
4.3.3 试验结果分析
4.3.4 传感器静态特性分析
4.4 位错计误差分析
4.5 小结
第五章 基于Revit的三维可视化监测插件
5.1 开发环境和开发流程
5.1.1 开发环境与工具
5.1.2 开发流程与插件注册
5.2 界面和功能划分
5.3 各模块功能实现
5.3.1 测点模块
5.3.2 监测数据模块
5.3.3 SM-130解调仪模块
5.4 试验运用
5.4.1 试验内容
5.4.2 运行效果
5.5 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简介
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
作者在攻读硕士学位期间获国家实用新型专利
致谢
本文编号：3648243
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景和研究意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 光纤光栅位移传感技术的研究现状
1.2.1 光纤光栅位移传感技术
1.2.2 光纤光栅位移传感器
1.3 结构健康监测可视化的研究现状
1.3.1 三维可视化监测技术的发展
1.3.2 基于BIM平台的三维可视化监测技术
1.4 本文主要研究内容
第二章 光纤光栅传感技术基本理论及试验方法
2.1 光纤光栅传感原理
2.1.1 基本原理
2.1.2 光纤光栅反射光谱特性与外界应力关系的研究
2.1.3 FBG交叉敏感和温度补偿分析
2.2 光纤光栅的封装方法
2.3 光纤光栅传感器设计与标定方法
2.3.1 光纤光栅传感器设计要求
2.3.2 光纤光栅传感器设计流程
2.3.3 光纤光栅传感器标定方法
2.4 小结
第三章 光纤光栅位错计的设计
3.1 位错计的设计目标
3.2 大量程矩形双弹簧式光纤光栅位错计设计原理
3.2.1 传感器工作原理
3.2.2 传感器的光—位移方程
3.2.3 传感器结构设计与组装
3.3 楔形光纤光栅位错计设计原理
3.3.1 传感器工作原理
3.3.2 传感器的光—位移方程
3.3.3 传感器结构设计与组装
3.4 高精度光纤光栅位错计设计原理
3.4.1 传感器工作原理
3.4.2 传感器的光—位移方程
3.4.3 传感器结构设计与组装
3.5 位错计设计关键技术研究
3.5.1 材料的选取与尺寸设定
3.5.2 传感器组装工艺及技术要点
3.6 小结
第四章 光纤光栅位错计的标定试验以及静态特性分析
4.1 大量程矩形双弹簧式光纤光栅位错计标定试验
4.1.1 试验准备
4.1.2 试验过程
4.1.3 试验结果分析
4.1.4 传感器静态特性分析
4.2 楔形光纤光栅位错计标定试验
4.2.1 试验准备
4.2.2 试验过程
4.2.3 试验结果分析
4.2.4 传感器静态特性分析
4.3 高精密光纤光栅位错计标定试验
4.3.1 试验准备
4.3.2 试验过程
4.3.3 试验结果分析
4.3.4 传感器静态特性分析
4.4 位错计误差分析
4.5 小结
第五章 基于Revit的三维可视化监测插件
5.1 开发环境和开发流程
5.1.1 开发环境与工具
5.1.2 开发流程与插件注册
5.2 界面和功能划分
5.3 各模块功能实现
5.3.1 测点模块
5.3.2 监测数据模块
5.3.3 SM-130解调仪模块
5.4 试验运用
5.4.1 试验内容
5.4.2 运行效果
5.5 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简介
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
作者在攻读硕士学位期间获国家实用新型专利
致谢
本文编号：3648243
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