基于无线传感器网络的桥梁诊断传递函数分析方法的研究

摘要

到2020年左右，日本将有很多桥梁的服役年数会超过50年。根据统计，当桥梁服役超过50年时，老化问题会逐渐显现出来。如果这些问题没有被及时、正确地检查出来，将很有可能会导致严重的事故突然发生。本文关于“基于无线传感器网络的建筑健康度检测系统”的研究就是为了通过采用新的技术，提供可靠、准确的桥梁检测手段，提高老式桥梁的安全性，以期延长其服役年限，同时可以减少政府在桥梁维护工作方面的开销，节约社会资源。 本文的研究目的是为了实现桥梁检测日常管理系统。这个系统采用了无线传感器网络技术，数字信号处理技术。通过对桥梁的振动数据的分析，来获得桥梁的特性，之后，通过跟踪观测，来评价桥梁的结构健康状况。 本文先对无线传感器网络的组建及无线传感器节点之间的信号传输进行了研究。分析了无线传感器网络的数据传输流程，实现了数据收集装置与中继器之间的数据传输，以及控制无线传感器节点与中继器进行同步数据传输。 其次，本文利用快速傅立叶变换和传递函数两种方法对桥梁的振动数据进行分析，获取桥梁的特性值，并对两种方法的结果进行了比较，得出了各个方法的特点。 最后，对车辆以不同方式在桥面行驶时所产生的不同情况进行了研究，对比分析了在不同情况下，桥梁振动信号受到的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 介绍

1.1 研究背景

1.2 研究目的

1.3 论文研究重点及结构安排

第2章 桥梁检测相关技术

§2.1桥梁结构检测方法

§2.2.1 局部检测方法

§2.2.2 整体检测方法

§2.2传统的桥梁检测技术

§2.2.1 目测

§2.2.2 放射线成像

§2.2.3 应力波

§2.2.4 超声波检测

§2.2.5 地面穿透雷达

§2.2.6 可钻性检测

§2.3无线传感器网络技术

§2.4用于桥梁检测的信号处理技术

§2.4.1 傅立叶变换(The Fourier Transform)

§2.4.2 传递函数(The Transfer Function)

第3章 无线传感器网络

§3.1研究目的

§3.2桥梁检测系统

§3.2.1 无线传感器节点(Wireless Sensor Node)

§3.2.2 数据接收流程

§3.2.3 数据接收程序

§3.2.4 检测流程

第4章 利用传递函数进行数据分析

§4.1实验说明

§4.2实验内容

§4.3原始波形数据

§4.4数据分析

§4.5数据分析

§4.5.1 传递函数分析

§4.5.2 相关性分析

§4.5.3 快速傅立叶变换分析

§4.6三个因素的影响

§4.6.1 车辆行驶速度

§4.6.2 行驶方向

§4.6.3 行驶线路

第5章 结论与展望

§5.1 已完成的工作

§5.2进一步的研究工作

§5.3结束语

参考文献

作者攻读学位期间公开发表的论文

致谢