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桥梁振动检测系统的研究与应用

作　者: 郑旭锋
导　师: 肖沙里
学　校: 重庆大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 桥梁监测动态应变传感器网络扫描驱动电路
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 443次
引　用: 5次
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内容摘要

随着国民经济的飞速发展，道路交通日趋重要。现代化大型桥梁作为交通主干道的重要节点，对交通运输具有重大意义。另外它们的使用安全同广大人民群众的生命和财产紧密的联系在一起。论文在交通部重庆公路科学研究所环道实验的基础上，对桥梁监测系统进行了分析。该系统已经在对桥梁检测的研究方面已经取得了初步的成果，可以应用于各种大型的民用建筑设施的自动、再线、实时的动态响应监测，为以后的桥梁的设计与真正的桥梁实体的检测提供数据和检测手段。论文分析了国内外桥梁检测的研究现状，介绍了多种桥梁检测方法。针对桥梁的特有荷载，分析了桥梁动力和响应特性。以关于梁桥荷载横向分布计算为基础，建立桥梁的振动模型。在分析了压电片对动态应变的传感原理和计算表达式后，该系统采用压电传感器组建了一个传感器网络。并且对比了电压放大器和电荷放大器的差异。给出了系统的压电传感器测量电路。还分析了影响压电传感器性能的主要因素，和在实际应用中应该注意的粘贴技术。传感器的位置对信号的获取至关重要，课题布设了合适的传感器网络。根据系统的分析，测量系统的软件采用面向对象的高级语言，较好的实现了系统要求。完成了信号的采集、处理、分析、判断以及图形显示。通过对实际中环道的检测分析，论文例举了采集到的一些信号，通过处理后，分析了其时域和频域的动态应变曲线，确定环道的自由振动频率的变化。监测系统对模拟桥梁的环道的运行情况做出一定的判断。系统还对其本身的进一步扩展提出了自己的意见。论文介绍的系统具有创新如下：１、研制出了适合压电传感器列阵的特殊电荷放大器及其相应的扫描驱动电路，解决了多个相距较远的传感器共用一套电荷放大器时存在的信号传输损耗与畸变问题；２、解决了对传感器的信号进行处理与判别的难题；３、解决了压电传感器列阵现场布网、安装及使用中存在的相应技术问题，并在实际桥梁及其模型动态响应测试中应用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1．绪论  9-19
  1．1 引言  9-10
  1．2 桥梁检测现状研究  10-17
    1．2．1 桥梁检测现状  10-14
    1．2．2 桥梁结构安全检测法简介  14-17
  1．3 课题任务  17-19
2．振动分析和建模  19-30
  2．1 概述与荷载的分析  19-21
  2．2 桥梁振动的激振方法  21-22
  2．3 桥梁结构的动力特性与响应  22-24
    2．3．1 荷载试验前的准备  22-23
    2．3．2 桥跨结构的强迫振动特性  23-24
  2．4 关于梁桥荷载横向分布计算  24-30
    2．4．1 关于梁式桥荷载横向分布分析方法  25
    2．4．2 按板梁系的梁桥荷载横向分布计算方法  25-27
    2．4．3 按各向异性板的梁桥荷载横向分布计算方法  27-28
    2．4．4 系方法和按各向异性板方法之间的关系  28-30
3．传感器与信号提取  30-43
  3．1 概述  30-32
  3．2 压电效应  32-34
  3．3 压电式传感器的测量电路  34-37
    3．3．1 压电元件的等效电路  34-35
    3．3．2 压电元件与测量仪器（电路）连接的等效电路  35-37
  3．4 放大器  37-41
    3．4．1 电压放大器  37-40
    3．4．2 电荷放大器  40-41
  3．5 影响压电传感器性能的主要因素  41-43
4．系统分析  43-51
  4．1 桥梁模拟系统  43-44
  4．2 系统分析  44-50
    4．2．1 传感器的布设  44-45
    4．2．2 压电片传感器的粘贴工艺  45
    4．2．3 自动测量系统  45-46
    4．2．4 软件设计  46-50
  4．3 监测系统的扩展  50-51
5．实验数据分析和处理  51-62
  5．1 概述  51-52
  5．2 数据及其图示  52-62
结论  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-66

桥梁振动检测系统的研究与应用

内容摘要

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