基于虛擬儀器技術(shù)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、大型土木工程結(jié)構(gòu)的使用期長(zhǎng)達(dá)幾十年、甚至上百年，環(huán)境侵蝕、材料老化和荷載的長(zhǎng)期效應(yīng)、疲勞效應(yīng)與突變效應(yīng)等災(zāi)害因素的耦合作用將不可避免的導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的損傷積累和抗力衰減，從而抵抗自然災(zāi)害甚至正常環(huán)境作用的能力下降，極端情況下引發(fā)災(zāi)難性的突發(fā)事件，造成極為惡劣的社會(huì)影響。 對(duì)重大工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的損傷，并評(píng)估其安全性，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的性能變化和剩余壽命并做出維護(hù)決定，對(duì)提高工程結(jié)構(gòu)的運(yùn)營效率，保障人民生命財(cái)

2、產(chǎn)安全具有極其重大的意義。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集反應(yīng)結(jié)構(gòu)服役狀況的相關(guān)數(shù)據(jù)，采用一定的損傷識(shí)別算法判斷損傷的位置與程度，及時(shí)有效地評(píng)估結(jié)構(gòu)的安全性，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的性能變化并對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行預(yù)警，是近年來國際學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)問題之一。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)涉及許多不同的研究領(lǐng)域，如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號(hào)處理、結(jié)構(gòu)分析等。本文對(duì)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成中的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究： (1)開發(fā)了光纖光柵傳感器和傳統(tǒng)電力式傳感器同步

3、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用虛擬儀器開發(fā)軟件LabVIEW作為開發(fā)平臺(tái)，基于美國MOI公司的Si425光纖光柵解調(diào)儀和NI公司的PXI-1044及SCXI-1314數(shù)據(jù)采集模塊，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)傳感器和電學(xué)傳感器的同時(shí)同步測(cè)量，采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。 (2)開發(fā)了基于LabVIEW和MATLAB混合編程技術(shù)的數(shù)據(jù)處理、分析和損傷識(shí)別系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行小波消噪、計(jì)算信號(hào)的單邊自功率譜、自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)以

4、及利用小波分解識(shí)別損傷等功能。 (3)建立了以大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫SQL Server 2000為中心數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。利用NI公司的數(shù)據(jù)庫連接工具包Database Connectivity Toolkit實(shí)現(xiàn)了LabVIEW和SOLServer 2000間的數(shù)據(jù)通信，可以方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。 (4)將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用于某大廈模型的地震模擬試驗(yàn)中，試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該軟件工作的穩(wěn)定性；以一個(gè)二層的鋼框架