1傳感器(qì)的選擇
傳感器的選型應符合下列原則:
1結構健康監測應根據具體的項目要求和(hé)實際應用條件,本著力爭實現“監測完整、性(xìng)能穩定兼顧性價比(bǐ)最優”的主要原則選擇合理的傳感器類型和數(shù)量。
2傳感器應(yīng)根據結構狀態、體係和形式(shì)以及經濟條件(jiàn)選擇(zé),並(bìng)結合健康監測中具體(tǐ)內容和目的選擇(zé)適宜的傳感器類型和數量。
3傳感器應在監測期間具有(yǒu)良好的穩定性(xìng)和抗幹擾能力,采集信號的信噪比應滿足實際工程需求。
4宜選(xuǎn)擇具(jù)有補償功能的傳感器。
傳感器(qì)選型應符合下列規定:
1宜(yí)建立比較精確的力學模型,對結構的內力分布和動力特性作全麵的分析(xī),並結合監測數據尋找結構靜動力反應較大(dà)的部位,確定需要監(jiān)測的結構反應類型(xíng)和監測參數。
2應根據力學(xué)模(mó)型分析的(de)結果、工程經驗判斷以及當前傳感器產品的製作水平、性能參數和價格確定傳(chuán)感器的類型(xíng)。
3應根據(jù)現場調研和力學分析結果確定必要和合理的監(jiān)測位置、數(shù)量和安裝方式。
4應根據傳感器類型,選擇操作(zuò)方(fāng)便、耐候性好且精(jīng)度合適的數據采集及信號通訊係統,保證監測結(jié)果的可信度。
常用傳感(gǎn)器的選型和使用注意事項宜按有關規範、標準的規定進行。
傳感器的性能參數應(yīng)符合下列要求:
1傳感器的量程宜為滿量程的80%~90%,且最大工作狀態點不應超過滿量程。
2應根據監測參數和傳感器類型選擇適當的采樣頻率(lǜ)。當在對(duì)結構加速度等動態反應進行監測時,傳感器采(cǎi)樣頻率應為需監測到的結構(gòu)最(zuì)大頻率的2倍以上,采樣頻率宜為結構最大頻率的(3~4)倍。
3傳感器應(yīng)具有良好而穩定的線性度,在對結(jié)構位移及應變等反應進行監測時需要滿足較高的線性度要求。
4傳感(gǎn)器(qì)應具有良好而穩定的靈敏度和信噪比。
5傳感器(qì)應具有良(liáng)好而穩(wěn)定的分辨率,且不應低於所(suǒ)需監測參數的最小單位量級。
6傳感器應具有滿(mǎn)足監測要求且足夠小的遲滯差值。
7傳感器(qì)應具有良好而穩定的(de)重複性。
8傳感器測量值的漂移應嚴格控(kòng)製(zhì)。
傳感器除(chú)應符合上述性能參(cān)數要求外,尚應符合下列規定:1不同類型傳感器的供電方式應根據實際情(qíng)況和監(jiān)測要求確定;2傳感器應滿(mǎn)足結構(gòu)實際使用環境的要求;3傳感器的使用年限應滿足結構(gòu)健康監測持續的時(shí)間。
對於實時監測要求比較高的傳感器,尚應考慮下列動態(tài)特性(xìng):1傳感(gǎn)器的傳遞函數;2傳感器的頻率響應函數;3傳感器的靜態標定與校準。
2傳感(gǎn)器(qì)的布置原則
傳感器布置應遵循(xún)下列原則:
1測得的數據應對實際結構的靜、動(dòng)力參數或環境條件變化較為敏感。
2測得的數據應能充分(fèn)並準確地反應結構的動力特性。
3測得的參數應能夠與理論分析結果建立起對應關係。
4應能通過合理添加傳感器對敏感區域進行數據重點采集(jí)。
5宜在結構反應最(zuì)不利處或(huò)已損傷處布置。
6可合(hé)理利用結(jié)構的對稱性原則,達到減少傳感(gǎn)器的目的。
7傳感器的布置宜便於(yú)安裝和更換。
8宜減少信號的傳輸距離(lí)。
感器布(bù)置應包括(kuò)下列內容:
1環境監測、幾(jǐ)何(hé)監測、外部荷載監測和結構反應監測等(děng)傳感器在結構上的布置。
2加速度傳感器的布置。加速度傳感器布置準則(zé)如(rú)下:1.模態保(bǎo)證準則。2.模態矩(jǔ)陣的奇異值比準則(zé)。3.平均模態動能。4.Fisher信息陣。5.模態的可視化程(chéng)度。6.表征最小二乘法準則。
3.傳感器的布置方(fāng)法
環境監測、幾何監測、外部荷載監測和結構反應監測(cè)等傳感(gǎn)器可通過有限元分析確定極(jí)值或關鍵控製位置,風速儀等特殊類型的傳感器可依其測量特點進行布置。
加(jiā)速度傳感器的布置可按下列方法進行:1.模態動能法。2.特征向(xiàng)量乘積法(fǎ)。3.原點(diǎn)留數法。4.有效獨立法(fǎ)。5.改進的(de)MinMAC法。6.QR分解法。7.特征值靈敏度法。