- 确定地下运动常数,加速,或者对补救措施。
- 检查地下变形在设计范围内,struts和锚是按预期执行,和邻近建筑物不受地面运动的影响。
- 监控结算资料的堤防、基金会和其他结构组件(水平测斜仪)。
与最近的进步传感器技术,结构健康监测(SHM)系统已经开发和实现各种民用建筑,如桥梁、建筑、隧道、发电厂、和大坝。许多高级类型的传感器,从有线到无线传感器,开发通过实时数据收集持续监测结构条件。然而,仍然有一个显著的许多问题与单孔位微吹气扰动传感器的使用。设计一个单孔位微吹气扰动系统,其中一个关键的任务是发现如何确定一个适当的类型的传感器,可以有效地满足设计感应系统的范围。本文旨在提供不同类型的简要回顾对结构健康监测传感器和实时状态的评估结构。
结构健康监测的智能传感器
结构健康监测严重依赖于收集准确和高质量的实时测量结构元素的条件下,交流这些信息与控制系统,和必要的警告信号不规则模式是观察。对结构健康监测传感器旨在促进监测过程,使维修工程师与决策工具,这将确保设备的安全,和公众。典型的健康监测系统由传感器网络负责测量不同参数的当前状态相关的结构以及周边环境,如应力、应变、振动、倾向,湿度和温度。
研究的最新进展对结构健康监测传感器技术已经导致了各种类型的单孔位微吹气扰动传感器。以下简要回顾使用最广泛的单孔位微吹气扰动传感器结构监测。
1。光纤传感器
光纤传感器近年来一直承受着巨大的发展。在土木工程中,这些传感器可以用来衡量不同的参数。例子包括压力、结构位移、振动频率、加速度、压力、温度和湿度。结构的监测可以是本地或全球。本地方法的重点是对材料行为虽然全球方法是由于监控整个结构的性能。光纤传感器检测混凝土的应变监测等不同应用程序组件在一座桥韦伯等2017]。
2。加速度计结构健康监测
加速度计是一种机电设备用于测量加速度的力量通过单一或多轴的方向。这种力量可以是静态的,就像连续重力结构组件,或动态意义上运动或振动时,一辆卡车过桥。加速度计的应用扩展到多个学科,从智能手机到旋转机械和民用基础设施。
在结构监测的背景下,加速度计可用于实时监测结构动态特性的变化由于损伤或结构性能的变化林等人2015年]。多轴加速计的模型主要用于检测的大小和方向适当的加速度。加速度计也广泛使用在建筑需要控制结构的动态行为,无论是短期或长期[已具备2018]。在结构应用,测量和记录的动态行为的结构是至关重要的,评价其安全性和可行性。动态载荷等可以来自各种来源影响负载(如坠落的残骸),施工(如驾驶桩、拆迁),交通荷载、地震等等。
压电加速度计:一个压电加速度计是一种加速度计,使用某些材料的压电效应(如石英)产生电荷,以应对应用机械应力。这种类型的振动传感器提供了一个非常宽的频率和动态范围。压电设备广泛应用于不同的行业,环境和应用程序,允许在机械测量动态变化的变量包括加速度、冲击和振动阅读更多]。
3所示。振动线诽谤者
振动线传感器是非常受欢迎的一类传感器岩土工程和结构监测的目的。振动线传感器的主成分是一个振动的张拉钢丝,船型雪橇时,在共振频率与压力成正比的。这种机制是用来测量静态应变、应力、压力、倾斜、位移通过各种传感器配置。
振动传感器线运营基于合成振动共振频率,而不是振幅,传递信号;因此,这些传感器相对耐电噪音信号退化,长电缆运行时,和其他电缆电阻的变化。他们有长期稳定性和广泛使用等监测结构大坝、隧道、矿山、桥梁、基金会、桩,不稳定斜坡上,发掘阅读更多]。
振动线应变仪:振动线应变仪广泛用于测量钢或钢筋混凝土的应变。他们可以很容易地嵌入到混凝土桩应变监测、基金会、水坝、隧道等Arc-weldable仪表适用于电弧焊接钢结构,如隧道衬里,桩和桥梁。
振动线位移传感器:振动线位移传感器是用来监测长期运动的关键结构。这些传感器可以测量小位移在关节和裂缝混凝土、岩石、土壤和结构成员。本质上,振动的传感器是由电线连接拉簧。任何位移的结构元素附近的传感器是通过拉伸弹簧的张力,进而产生也相应增加线张力。这些传感器主要用于裂缝宽度的措施例如在桥梁和隧道阅读更多]。
4所示。线性可变差动变压器(线性)
(线性变量线性可变差动变压器)是一种机电传感器用于测量直线位移。一个可以在应用程序中使用线性位移测量正在从毫米到几厘米的一小部分。线性传感器常用于结构监测应用,如记录位移结构成员由于活荷载和温度变化阅读更多]。
5。负载细胞
负载细胞是一种传感器用于转换机械力,如紧张、压缩,压力,或转矩成可测量的电输出。这个输出的变化成正比的负载细胞施加的力的大小。负载细胞已经被用于各种各样的应用程序需求的准确性和精度。这些传感器用于许多历史建筑,各种建筑材料,如石头和砖已使用(Ceravolo等2017]。
6。应变仪在结构健康监测
最常见的一种负载细胞用于结构监测应变仪。应变仪是一种装置用来测量应变由于作用力在一个对象。最常见的一种应变仪包括一个绝缘灵活支持支持金属箔模式。计是附加到对象由一个合适的粘合剂材料。当受到强迫,衬托是畸形的,导致其电阻变化,然后可以测量。这些传感器通常用于监测应变在钢和钢筋混凝土结构Shahsavari等2019]。
应变仪玫瑰:应变仪玫瑰是一种应变计组成的两个或两个以上的应变仪测量定位紧密菌株沿着不同方向下组件的评估。多个应变仪的使用提供一个更为精确的评估被测表面应变(Shahsavari等2019]。
7所示。测斜仪(斜率指标)
倾斜(也称为斜率指标)是精密仪器用于监控地下运动和变形。倾斜计是用来测量水平地下变形在钻孔时边坡稳定性是一个关心自然斜坡构造切割/填满山坡,和深填项目。一个测斜仪系统包含两个主要部分组成:测斜仪外壳和测斜仪测量探针。测斜仪测量概率降低,通过专业测斜仪套管与精密加工槽控制的方向传感器和测量提供一个统一的表面。倾斜计通常安装在井眼;然而,他们也可以埋在一个战壕(水平倾斜),转换为混凝土,或连接到一个结构。倾斜计通常用于:
8。倾斜仪
倾斜仪是一个敏感的测斜仪用于监测倾斜的结构的变化很小。测量数据提供一个准确的历史运动的结构,可用于早期预警潜在的结构性破坏。传感器能够测量角度的坡(或倾斜),海拔,或抑郁的一个对象对重力的方向。这些传感器适合监测旋转结构混凝土大坝或挡土墙等(阅读更多]。
9。声发射传感器
声发射(AE)传感器测量高频能量信号从当地产生的压力波的来源。不连续和材料缺陷产生的压力波。AE传感器能够拿起压力波传播到材料表面。通过将这些波转换成电信号,AE传感器的理想设备,有效评估材料在压力下的当前状态。这些传感器主要用于检测现有的裂缝在结构组件的发病或增长(奈尔和Cai 2010]。
10。温度传感器
土木工程结构受到环境变化,因此有必要测量温度影响物理性质结构的一些扩展(Shahsavari等2018]。热电偶是一种使用最广泛的温度传感器测量温度的变化在某些点的结构。多数大型混凝土结构使用温度传感器,而铸造和施工期间,为了有一个完全控制温度变化下固化。
