结构位移摄像测量温致误差模式研究

【摘要】：位移是结构安全性能的重要指标。大型结构动态位移监测存在较多困难。结构位移摄像测量具有非接触、远距离等优点,有望成为一种实用方法。由于摄像机存在着温度效应,温度变化会对位移摄像测量精度产生影响。开展了实验环境近似工程实际的结构位移摄像测量实验,对长期连续摄像测量过程中由温度引起的位移测量误差现象进行了探究。实验结果表明温度变化会造成显著的位移摄像测量误差。为了量化不同因素之间的相关程度,分别对室内气温、相机表面温度和变焦镜头温度与测得的两个标志点的水平向与竖向的位移测量误差之间进行了相关性分析。数据分析表明相机表面温度、变焦镜头温度的变化与位移测量误差呈现高度相关性,尤其以变焦镜头温度变化与位移测量误差之间的相关性最好。鉴于位移测量误差与温度变化之间存在着良好的线性关系,为此将位移测量误差分别与摄像测量系统不同组件的温度变化数据进行线性拟合,建立模型进行短期的线性回归预测。由预测值与测量值对比可以看出线性回归拟合模型的预测效果并不理想,故对模型拟合参数的不确定度进行探讨。通过不确定度公式进行计算得出斜率的不确定度较小,而截距的不确定度较大。在温度作用下,利用小波变换对有三脚架情形的位移测量误差模式与无三脚架情形的位移测量误差模式进行探究。结论是三脚架会对竖向位移测量误差造成明显影响,但无论是在有三脚架的情形下或无三脚架的情形下进行位移摄像测量,位移摄像测量误差在温度影响下均会产生周期性的波动。