傳感器

1傳感器簡介

傳感器能感受到被測量的信息，并能將這些信息按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出。傳統(tǒng)的振動測量采用的傳感器有壓電式力傳感器、加速度傳感器、阻抗傳感器、應(yīng)變片等，它們已廣泛應(yīng)用于各類工程結(jié)構(gòu)的實測中。

2傳感器的優(yōu)化布置

傳感器的布置對于參數(shù)識別和損傷監(jiān)測具有重要的意義。一般來講，傳感器的優(yōu)化布設(shè)應(yīng)遵循以下幾個原則：

(1)使傳感器系統(tǒng)的設(shè)備、數(shù)據(jù)處理、傳輸和數(shù)據(jù)通道等費用小。

(2)從含有噪聲的測量數(shù)據(jù)中得出較好的結(jié)構(gòu)模型參數(shù)的估計。

(3)通過對大型結(jié)構(gòu)模型的試驗研究，改善結(jié)構(gòu)控制。

(4)有效確定結(jié)構(gòu)特性及其變化，改進(jìn)結(jié)構(gòu)整體性能評估系統(tǒng)。

(5)對于大型結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)早期損傷識別的能力。

結(jié)構(gòu)損傷識別

損傷識別是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的核心。它的基本思想是認(rèn)為損傷將顯著改變結(jié)構(gòu)的剛度、質(zhì)量或耗能能力，進(jìn)而引起所測結(jié)構(gòu)動力特征或響應(yīng)的改變。通過從監(jiān)測數(shù)據(jù)中提取不同部位的信息，并比對結(jié)構(gòu)無損狀態(tài)下的相應(yīng)信息，來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的健康檢測與評估，從而判斷損傷的出現(xiàn)、位置和程度。

損傷識別技術(shù)可分為整體法和局部法兩種。整體法試圖評價整體結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，而局部法則依靠成熟的無損檢測技術(shù)對某個特定的結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行檢測。通常先用整體法確定一些可能的損傷部位，然后再結(jié)合局部法對這些部位的構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)具體的損傷檢測，進(jìn)而對結(jié)構(gòu)的損傷情況進(jìn)行評估。

1整體檢測法

結(jié)構(gòu)整體檢測法主要有：動力指紋分析法、模型修正與系統(tǒng)識別法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、遺傳算法等幾種。

如果結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷，質(zhì)量和剛度等結(jié)構(gòu)參數(shù)會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致相應(yīng)的動力指紋的變化，這是動力指紋分析法所依據(jù)的原理。模型修正與系統(tǒng)識別法的基本思想是使用動力測試資料，通過條件優(yōu)化約束，不斷修正模型中的剛度分布，然后與修正剛度后模型的反應(yīng)所測數(shù)據(jù)比較。當(dāng)兩者基木吻合時，則認(rèn)為此組參數(shù)為結(jié)構(gòu)當(dāng)前參數(shù)。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以生物神經(jīng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，模擬人腦的功能，是一種由簡單神經(jīng)元連接成的具有高度非線性的超人規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。遺傳算法是根據(jù)達(dá)爾文進(jìn)化論中適者生存、優(yōu)勝劣汰的進(jìn)化原則來搜索下一代的個體，以得到滿足要求的解。

2局部檢測法

傳統(tǒng)的局部檢測方法有染色法、目檢法、壓痕法、回彈法、超聲脈沖法、射線法等。近年來又出現(xiàn)了一些新的專門針對土木工程結(jié)構(gòu)的局部損傷檢測方法，如聲發(fā)射法、Lamb法、頻域ARX法、超聲光譜法、幾何時域法等。