發(fā)布時(shí)間：2018-11-22 16:48

【摘要】：橋梁是交通運(yùn)輸系統(tǒng)的樞紐,隨著大型橋梁的不斷發(fā)展,結(jié)構(gòu)性能越來越好,在帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),所引起的事故風(fēng)險(xiǎn)也在不斷增加。因此我們有必要運(yùn)用科學(xué)的評(píng)估方法來對(duì)橋梁的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè),給橋梁管理人員提供養(yǎng)護(hù)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(shù)來對(duì)橋梁的健康狀態(tài)進(jìn)行研究,此傳感結(jié)構(gòu)布置簡單,是傳感領(lǐng)域里一種高精確度、應(yīng)用廣泛的實(shí)用傳感器。 本文首次將Sagnac光纖傳感技術(shù)和測(cè)量固有頻率的動(dòng)測(cè)法結(jié)合起來,通過建立一種簡單光纖傳感模型和車橋振動(dòng)模型,對(duì)橋梁的固有頻率進(jìn)行測(cè)量研究,進(jìn)而分析橋梁的健康狀況。本文首先詳細(xì)闡述了Sagnac干涉?zhèn)鞲衅鞯墓ぷ髟�理并且設(shè)計(jì)了解調(diào)方案,對(duì)解調(diào)方案進(jìn)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(hào)這一結(jié)論；然后對(duì)車橋模型以及橋梁固有頻率的測(cè)量進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)和理論分析,給出了橋梁固有頻率的識(shí)別方法,并且分析了彈性模量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、列車質(zhì)量和列車速度等參量對(duì)固有頻率的影響；其次就傳感器設(shè)備的光發(fā)射模塊和光接收模塊進(jìn)行了具體的研究設(shè)計(jì),最后規(guī)劃出了試驗(yàn)測(cè)試圖,并就測(cè)試圖進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),由仿真結(jié)果進(jìn)行分析得出結(jié)論：Sagnac光纖傳感技術(shù)能夠測(cè)量橋梁固有頻率,監(jiān)測(cè)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(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U446;TP212

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