声波信号在钢结构安全监测中的应用研究

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本文根据建筑安全监测的研究背景和国内外研究现状分析,对建筑安全监测体系进行深入研究,以钢结构实体模型为研究和监测对象,重点开展声波信号在钢结构安全监测中的应用研究。本文中提出基于动力次声检测技术的钢结构安全监测方法,构建了一个适用于钢结构形变监测的建筑安全动力次声网络系统。该系统采用无损伤传感技术,以声波矢量膜传感器为主要传感仪器来实现钢结构模型受力形变监测信号的感知采集,研究设计钢结构模型监测的总体结构,确定监测信号及监测点位置,完成系统的总体设计。该系统主要包括建筑钢结构模型、数据采集传输子系统和监控子系统三部分。根据总体设计方案,对系统硬件和软件进行主要模块的具体设计以实现监测信号的采集处理与传输,并通过人机界面描绘出数据参数变化波形,完成系统总体功能要求,并最终实现钢结构形变的实时在线监测。最后,结束系统的全部研究设计及前期准备工作后,搭建调试建筑安全动力次声网络系统实验平台,并对其进行试运行测试实验,验证该系统可行性。经过多次长时间的测试实验,对其监测数据进行初步估算发现:当动力源提供的拉压应力发生变化波动时,横波传感器感知的拉压应力变化约为动力源拉压应力变化的4-6%左右,而相应的纵波传感器感知的拉压应力变化约为动力源拉压应力变化的11-13%左右。建筑安全监测的研究有着广阔的前景,将声波信号应用在钢结构安全监测技术中意义重大,建筑安全动力次声网络系统实现了钢结构安全的实时在线监测,为钢结构受力形变及失效预测分析的研究提供了基础平台和依据,有重要的实践意义和推广价值。
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