基于机敏网的裂缝信号判断与处理技术研究

摘要

随着经济发展和社会的不断进步，桥梁数量蓬勃发展，越来越多的各种类型的桥梁被修建起来。然而，桥梁安全事故也越来越多，在设计、施工、运营阶段，桥梁面临着各种不安全因素，不断威胁着我们的生命财产安全。因此，桥梁结构健康监测已经成为桥梁结构工程的科技前沿方向。
　　本文在桥梁裂缝健康监测的研究现状的基础上，介绍了机敏网仿生裂缝监测系统。然后分析了机敏网裂缝传感器作为裂缝信号判断与处理部分存在的问题及解决思路，并把其运用到桥梁上，为桥梁的安全运营和健康评估提供了重要的理论依据。
　　论文主要研究内容涵盖以下几个方面:
　　(1)分析了论文的研究背景及意义，介绍了桥梁裂缝监测的国内外研究现状，并介绍了机敏网仿生裂缝监测系统和机敏网的结构设计，指出机敏网总线的机敏线之间的存在的问题。
　　(2)对机敏网结构内总线的机敏线之间进行耦合干扰分析，分析信号检测过程中存在耦合干扰，并推导在一定的频率范围内，耦合干扰电压随检测信号频率成递增关系。同时，验证取1KHz的检测信号是否会产生干扰信号。从实验结论可知，耦合干扰电压随着输入信号的频率增大而增大，达到一定值时能对机敏线的状态判断产生干扰。而在1KHz时，测到的电压为35.2mV，可以忽略不计，不会对机敏线状态判断造成干扰。
　　(3)针对机敏网存在的干扰问题，采用1KHz低频检测信号和自定义判决机制的方式，改进裂缝传感器中的中间处理器部分。通过机敏线断线有效性实验，证明该设计对解决干扰问题的有效性。实验发现，机敏线断裂后，中间处理器能及时准确的采集数据，并传送个主机（上位机），并更新机敏线状态模拟显示界面和后台的存储数据。
　　(4)将裂缝传感器应用到实桥上。介绍了马桑溪长江大桥的概况和机敏网裂缝传感器的安装工艺，分析了马桑溪长江大桥索塔裂缝监测系统的软硬件设计情况。并对该桥的长期监测情况进行分析，获得监测结论，证明了机敏网裂缝传感器的有效性，证明了论文的研究价值。
　　概括来说，本文分析了机敏网裂缝传感器中机敏网总线之间存在的问题，并解决该问题，最后应用到实桥上，证明了本论文的研究价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．2 桥梁结构裂缝监测的研究现状

1．2．1 桥梁结构裂缝监测概述

1．2．2 裂缝监测国内外研究现状

1．3 本文主要解决的问题及实现方法

1．4 本文的主要内容

第二章 机敏网仿生裂缝监测系统介绍

2．1 引言

2．2 机敏网仿生裂缝监测系统原理

2．3 机敏网仿生裂缝监测系统组成

2．3．1 机敏网介绍

2．3．2 中间处理器介绍

2．3．3 终端处理器介绍

2．3．4 机敏网裂缝传感器存在的问题

2．4 本章小结

第三章 机敏网耦合干扰分析

3．1 引言

3．2 容性干扰耦合电路分析

3．2．1 分布电容的计算

3．2．2 耦合分析

3．3 感性干扰耦合电路分析

3．4 验证实验

3．5 本章小结

第四章 机敏网裂缝传感器的改进

4．1 引言

4．2 中间处理器的改进

4．2．1 低频检测信号

4．2．2 自定义判决机制

4．3 验证试验

4．4 本章小结

第五章 机敏网裂缝传感器的实际桥梁应用

5．1 桥梁的概况

5．2 机敏网裂缝传感器安装情况

5．2．1 准备工具材料

5．2．2 安装方案概述

5．2．3 安装工艺

5．3 马桑溪长江大桥索塔裂缝监测系统

5．3．1 系统硬件设计

5．3．2 系统软件设计

5．4 裂缝监测情况

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 未来展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果