混凝土结构无损检测中的激光散斑干涉计量术

摘要

该文对建筑物的光学无损检测方法进行了研究.现在,建筑结构以混凝土结构居多,采用光学方法测量混凝土结构的表面变形,是该文的一个研究重点.文中研究内容包括混凝土表面的面内位移测量、离面位移测量及变形的动态测量等.全文共分六章.第一章对光学检测方法的发展和主要检测技术进行了综述.概要介绍了现在国内外普遍采用的无损检测方法,并分析了这些方法在检测中的优缺点.在分析总结前人工作的基础上,该文着重探讨了散斑干涉测量技术用于混凝土结构无损检测的可行性以及在实际应用中需解决的若干技术问题.第二章概述了散斑干涉方法的发展、分类及其应用,并对以后诸章节中涉及到的光学测量方法及其他一些技术做了简要的阐述.这些技术包括图像处理技术和计算机控制技术.第三章研究了混凝土试件面内位移的测量技术.传统的面内应变的测量方法是通过贴应变片获得的,这种方法获得的数据比较稳定,能够较准确的获得某点处某个方向上的应变大小,但它无法获得被测物体表面的全场应变分布.在这一章中我们提出了采用双光束散斑干涉方法测量混凝土试件面内位移,得到全场应变分布.并且讨论了如何使用图像处理技术对所获得的条纹图进行处理,以得到具有准确定位的条纹中心线.第四章讨论了利用剪切散斑干涉方法来测量混凝土离面位移的方法.使用剪切散斑干涉方法可以获取混凝土离面位移的导数场.其后,又介绍了从剪切散斑干涉方法发展而来的一种新方法一相移剪切散斑干涉技术.这种技术是在剪切装置之前加设一个相移器来改变相位,进而获得物体表面上每点的位相分布.其中对相移器的控制要采用第二章介绍的计算机控制技术.采用大剪切量剪切散斑干涉技术能够准确获得测量物体表面每一点的离面位移.第五章讨论了对物体的变形过程进行动态测量的方法.这种方法主要是获取一系列图像在时间坐标轴上光强的周期变化,从而应用时间域去包裹技术得到物体的离面位移信息.这种方法不受物体的几何尺寸及外形的影响.第六章对全文进行了总结.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1土木工程中的检测技术及其应用

1.2光测力学的研究内容

1.3建筑结构的光学无损检测技术及其优点

1.4本论文实现的目标和遇到的问题

1.5本文主要的工作

第二章散斑检测方法的原理及应用

2.1引言

2.2散斑干涉测量术

2.3散斑照相测量术

2.4散斑测量的发展趋势

2.4.1相移散斑干涉计量技术

2.4.2数字相关计量技术

2.5散斑检测技术中的图像处理技术

2.5.1数字图像处理系统

2.5.2本文中应用的图像处理方法

2.6计算机接口技术

第三章混凝土表面应变的测量

3.1引言

3.2实验原理

3.2.1双光束干涉实验原理

3.2.2条纹图信息提取原理

3.3条纹计量的自动识别方法

3.4碳纤维混凝土测试过程

3.5实验结果及数据分析

3.6测量中可能遇到的问题及解决方案

3.7小结

第四章使用散斑干涉方法测量混凝土离面位移

4.1引言

4.2使用双光束散斑干涉方法测量物体的离面位移

4.3使用散斑剪切干涉法测量物体的离面位移

4.4剪切散斑的理论分析

4.5大、小剪切量剪切散斑干涉术

4.6相移剪切散斑干涉方法

4.7相移散斑干涉法的理论分析

4.8混凝土试件的离面位移测量

4.9精度更高的离面位移测量方法

4.10小结

第五章使用时间域去包裹方法测量管道变形

5.1引言

5.2时间域去包裹方法的基本原理

5.3加压管道变形的测试实验

5.4时间域去包裹方法与空间域去包裹方法的比较

5.5时间域去包裹方法在工程中的应用及下一步的研究工作

第六章结论

6.1本文所做的工作总结

6.1.1物体表面位移场的测量

6.1.2物体表面变形的动态测量

6.1.3条纹图的处理

6.2光测方法中遇到的问题及其解决方案

6.3本文研究内容在实际工程中的应用

6.4进一步的研究工作

参考文献

致谢