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基于无线传感的土木工程状态监测研究

陈旭丹  
【摘要】:大型土木工程的健康监测对于评估结构的可靠性和安全性,预判由于长期积累或者突发灾害导致的结构损伤带来的事故隐患有着重要的意义,正日益成为土木工程领域的研究热点。工程结构的状态识别是健康监测系统的重要组成部分。随着研究和工程应用的深入,无线传感器成为拓展健康监测系统应用范围的一个重要研究方向。 论文首先通过土木工程健康监测的实际需求,提出一个适用于足尺结构脉动测试的无线传感器的概念设计,确定了相应的设计指标、元器件性能和数据传输方式。并对开发的无线传感器进行了性能测试,比较了无线系统和有线系统的性能表现。 无线传感器应用到结构健康监测的数据采集系统中最重要的是解决传感器在数据采集过程的同步问题。文章从时延误差的产生入手,分析了适合环境振动试验(脉动测试)数据处理的各种时域和频域算法的优劣,并用MATLAB实现了频域内的峰值拾取法(PP)和时域内的特征系统实现算法(ERA)及其相关的随机减量技术和NExT技术。通过数值模型和测试实例考察了不同算法识别的结构动力参数的精度以及对包含时延的测试数据的处理情况,分析了时延对测试可能带来的影响。 最后,对进一步工作的方向进行了简要的讨论。


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