结构健康监测光纤传感技术研究

全书共10章，既有前人的理论综述，又有作者的应用技术创新。

《结构健康监测光纤传感技术研究》理念清晰、系统完整。可供土木与岩土两大领域的水利、电力、冶金、石化、交通、建筑和军工部门的工程技术人员和高等院校的有关师生参考。

前言

1 绪论

1.1 光纤传感技术的国内外研究及应用情况

1.2 结构健康监测中的光纤传感技术在国内外的研究概况及存在的问题

1.3 进一步研究的问题

2 光纤传感器用于结构健康监测的基本原理

2.1 光纤传感器的分类

2.2 分布式光纤传感器的监测原理及主要技术指标

2.3 光纤光栅传感器的测量原理及主要技术指标

2.4 光纤传感器与其他传感器的比较

3 分布式光纤温度监测中的关键技术研究

3.1 引言

3.2 分布式光纤温度系数的率定技术研究

3.3 分布式光纤弯曲半径的合理取值研究

3.4 分布式光纤的伸长率研究

3.5 光纤测温系统最优预热时间研究

4 光纤光栅传感器性能检验及温度与应变交叉敏感问题研究

4.1 引言

4.2 光纤光栅传感器的技术性能检验指标

4.3 光纤光栅传感器技术性能指标的检验结果

4.4 光纤光栅传感器技术性能指标的检验结果分析

4.5 光纤光栅传感器的应变与温度交叉敏感问题及对策研究

4.6 交叉敏感问题处理方法在水布垭工程应用中的效果分析

5 光纤传感器埋设技术研究

5.1 引言

5.2 分布式光纤传感器安装埋设的难点分析

5.3 分布式光纤结构形式的改进

5.4 碾压混凝土大坝内光缆的埋设方法

5.5 混凝土面板堆石坝周边缝部位光缆的埋设方法

5.6 光纤光栅传感器的埋设方式及注意事项

6 分布式光纤传感器在景洪水电站大坝混凝土温度监测中的应用

6.1 引言

6.2 工程概况及坝区气象条件

6.3 分布式光纤传感网络布置方案

6.4 混凝土温度控制标准及分布式光纤观测要求

6.5 提高分布式光纤测温精度的技术措施及效果检验

6.6 施工期分布式光纤实测成果及分析

6.7 运行期分布式光纤实测成果及分析

7 光纤光栅传感器在钢筋混凝土结构健康钢筋腐蚀监测中的应用实验

7.1 引言

7.2 光纤光栅传感器监测钢筋腐蚀原理

7.3 光纤光栅钢筋腐蚀传感器实验分析

7.4 腐蚀率与波长位移关系的标定

8 光纤光栅传感器在隧道工程健康监测中的应用

8.1 引言

8.2 隧道工程长期健康监测系统

8.3 光纤光栅应变传感器在云南小磨高速公路九龙隧道工程中的应用

8.4 光纤光栅应变与温度传感器在福建厦门翔安海底隧道健康监测中的应用

9 光纤光栅传感器沉降监测系统的应用典型案例

9.1 引言

9.2 上海市临港新城海堤沉降光纤传感技术应用案例

9.3 郑州至西安铁路无砟轨道线路工后沉降光纤光栅监测案例

9.4 青藏铁路多年冻土路基沉降光纤监测案例

10分布式光纤传感技术的渗流监测理论综述与应用实例

10.1 引言

10.2 时域分布式光纤传感技术的渗流监测理论基础

10.3 光纤光栅传感技术温度/渗流监测原理与结构

10.4 湖北省清江水布垭枢纽工程坝体渗流光纤光栅

监测实例

参考文献2100433B

目前对结构健康监测和振动控制的研究基本是分别进行，缺乏对建筑结构监测与振动控制实时结合进行研究。项目研究针对现有研究的不足和实际结构监测与控制的需求，尤其是若干需解决的问题。进行：1）结构未知荷载辨识与振动控制实时结合；2）结构被动控制/隔震控制力的实时辨识；3）小型结构突发损伤诊断与主动/半主动振动控制实时结合；4）大型结构突发损伤分散诊断与分散主动/半主动振动控制实时结合等研究。提出了系列有效对结构荷载与结构损伤监测与主动/被动振动控制实时相结合的方法，而且提出的方法通过数值模拟和模型试验进行了验证， 能达到实时对建筑结构进行监测与有效振动控制结合的目的。“实时”地将结构监测与振动控制相结合进行研究，是本项目最显著的特色与创新。项目研究成果对促进结构健康监测与结构振动控制的结合，以及智能结构的发展不仅在理论上具有学术创新，而且具有实际应用价值与前景。 研究成果在国内外学术杂志和学术会议文集上发表论文18篇，其中在SCI收录的国际学术期刊论文11篇；EI收录的国内学术期刊论文2篇；国际/国内学术会议论文5篇，超出了申报书预期发表论文15-16篇，其中在SCI收录的国际学术期刊上发表5-6篇的数量。 2100433B

迄今对结构健康监测和振动控制的研究基本是分别进行，缺乏对建筑结构监测与振动控制实时结合进行研究。然而，将结构监测系统和振动控制系统分开，在实际应用这两种系统时，不仅不经济，更重要的是会导致结构在受到未知荷载、发生损伤时无法对结构实时有效进行振动控制。本项目针对现有研究的不足和实际结构监测与控制的需求，尤其是若干需解决的问题。研究：1）结构未知荷载辨识与振动控制实时结合；2）结构被动控制/隔震控制力的实时辨识；3）小型结构突发损伤诊断与主动/半主动振动控制实时结合；4）大型结构突发损伤分散诊断与分散主动/半主动振动控制实时结合，提出有效对结构荷载与结构损伤监测与主动/被动振动控制实时相结合的理论方法，达到实时对建筑结构进行监测与有效振动控制结合的目的。实时地将结构监测与振动控制相结合进行研究，是本项目最显著的特色与创新，提出的方法不仅在理论上具有学术创新，且具有实际应用价值与前景。

前言

第一章绪论

1.1结构健康监测的基本概念

1.1.1结构健康监测的定义

1.1.2结构损伤的定义与特征

1.1.3结构健康监测与无损检测的异同

1.2结构健康监测系统的组成与基本原理

1.3结构健康监测的主要研究内容

1.3.1有限元建模技术

1.3.2基于振动信息的结构损伤识别

1.3.3传感系统

1.3.4非线性结构系统识别

1.4结构健康监测的发展与研究现状

1.4.1大跨度桥梁

1.4.2超高层建筑与空间结构

1.4.3水利工程结构

1.4.4海洋平台结构

1.5结构健康监测展望

1.5.1目前研究存在的问题

1.5.2理论技术的发展趋势

1.5.3结构健康监测技术的新应用领域展望

问答题

参考文献

第二章数据获取与传输技术

2.1激励方法

2.1.1被动激励

2.1.2环境激励

2.1.3局部激励

2.2传感器及布设方法

2.2.1常用传感器

2.2.2智能传感器

2.2.3传感器最优布设方法

2.3数据传输

2.3.1有线传输

2.3.2无线传输

2.3.3互联网传输

问答题

参考文献

第三章现代信号处理技术

3.1傅里叶变换与自互谱法

3.1.1傅里叶变换

3.1.2短时傅里叶变换

3.1.3自互谱法

3.2 Wigner—Ville变换

3.3小波分析

3.3.1基本原理

3.3.2工程应用

3.4小波包分析

3.4.1基本原理

3.4.2工程应用

3.5希一黄变换

3.5.1希一黄变换基本原理

3.5.2改进希一黄变换基本原理

3.5.3工程应用

3.6盲源分离

3.6.1基本原理

3.6.2主要算法

3.6.3工程应用

3.7结构健康监测与检测中的实测数据处理

3.7.1应变

3.7.2位移、速度与加速度

3.7.3温度

3.7.4风

3.7.5其他测试物理量

问答题

参考文献

第四章常用结构损伤检测技术

4.1超声检测技术

4.1.1基本理论

4.1.2超声检测方法

4.1.3工程应用

4.2射线检测技术

4.2.1基本原理和方法

4.2.2照相检测

4.2.3 γ射线检测、中子射线检测及特点

4.3涡流检测技术

4.3.1基本原理

4.3.2阻抗分析法

4.3.3工程应用

4.4声发射检测技术

4.4.1原理及特点

4.4.2定位方法

4.4.3检测仪器

4.4.4工程应用

4.5红外检测技术

4.5.1基本原理

4.5.2检测仪器

4.5.3工程应用

4.6基于振动的无损检测技术

4.6.1基本原理

4.6.2检测方法

4.6.3发展概况

4.7基于统计识别检测技术

4.7.1基本原理

4.7.2识别方法

4.7.3识别流程

4.7.4发展概况

问答题

参考文献

第五章智能损伤检测技术

5.1光纤健康监测技术

5.1.1基础知识

5.1.2基本原理

5.1.3工程应用

5.2压电智能传感检测技术

5.2.1基本概念

5.2.2基本原理

5.2.3诊断方法

5.2.4应用概况

5.3 GPS监测技术

5.3.1 GPS定位技术

5.3.2 GPS中RTK技术

5.3.3基于GPS的结构健康监测

5.4神经网络技术

5.4.1神经网络及原理

5.4.2神经网络用于损伤检测的适应性、原理及应用

5.4.3基于概率神经网络的结构损伤检测与定位

5.4.4基于小波神经网络的结构损伤检测与定位

5.4.5基于模糊神经网络的结构损伤检测与定位

5.4.6基于粗糙集神经网络的结构损伤检测与定位

5.5数据融合技术

5.5.1基本理论

5.5.2数据融合算法

5.5.3数据融合用于损伤检测的适应性

5.5.4基于小波包分解的数据融合损伤检测

5.5.5基于小波分解与PNN的数据融合损伤检测

5.5.6基于FNN和加权平均数据融合损伤检测

问答题

参考文献

第六章结构健康监测系统与工程实践

6.1结构健康监测系统的设计原则与标准

6.1.1结构健康监测系统的设计原则

6.1.2结构健康监测系统的设计标准

6.1.3结构健康监测各个子系统的研究概况

6.2桥梁结构健康监测系统设计

6.2.1总体设计原则

6.2.2实时监测内容的选择

6.2.3主要参数的监测方法

6.2.4大佛寺长江大桥

6.2.5润扬长江大桥

6.3超高层建筑结构健康监测系统设计

6.3.1系统概述

6.3.2系统组成

6.3.3空间网架结构健康监测系统

6.3.4广州新电视塔

6.3.5高耸结构建造阶段环境振动测试与模态分析

6.4隧道施工监测系统设计

6.4.1超前地质预报

6.4.2监控量测

6.4.3隧道施工过程质量控制

6.4.4施工监控实施方案

6.4.5系统设计

6.4.6工程实例

问答题

参考文献2100433B