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激光非接觸E+E位移傳感器的研制及應(yīng)用
結(jié)構(gòu)試驗是土木工程學(xué)和地震工程學(xué)的重要研究領(lǐng)域，其發(fā)展對認(rèn)識結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理，識別和修正計算模型，zui終提高結(jié)構(gòu)抗震防災(zāi)能力具有重要意義。在地震工程領(lǐng)域，利用大型振動臺進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震模擬實驗研究歷來受到廣泛重視，但目前在實驗中，結(jié)構(gòu)相對位移的準(zhǔn)確測量一直未能得到滿意的解決。

激光非接觸E+E位移傳感器的研制及應(yīng)用
E+E位移傳感器種類較多，但適合地震模型試驗中空間振動位移測量的傳感器很少，由傳感器結(jié)構(gòu)和機(jī)理所至，測試結(jié)果精度不高。針對這一問題，將新型相對E+E位移傳感器的研制作為基本目標(biāo)。在開發(fā)激光非接觸E+E位移傳感器的基礎(chǔ)上，對混凝土構(gòu)件在小變形下的力學(xué)特性進(jìn)行實驗研究，具體包括：混凝土構(gòu)件動、靜剛度的實測和比較，動剛度與構(gòu)件變形的關(guān)系，不同振動頻率下的構(gòu)件阻尼比變化關(guān)系，以及水平雙向受力條件對構(gòu)件剛度的影響，還利用該傳感器對地震模擬試驗中的管道跨越工程進(jìn)行了測量，并與其它傳感器進(jìn)行了比較，主要研究進(jìn)展概括如下：在總結(jié)和借鑒國內(nèi)外傳感技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，開發(fā)了采用非接觸方式的激光位移計。該位移計由激光光源和光敏器件組成，可滿足結(jié)構(gòu)相對位移的測量要求；可根據(jù)測點位置和量程大小，調(diào)整傳感器光學(xué)鏡頭的焦距，適應(yīng)不同測試工況。該位移計的機(jī)理和結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高了位移測量的分辨率、線性度和頻響特性，可提高地震模擬振動臺試驗中結(jié)構(gòu)相對位移的測量精度。另外，該位移計還具有結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的優(yōu)點。利用激光非接觸E+E位移傳感器可較精確測量動態(tài)微小變形的功能，對混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在微小變形條件下的力學(xué)特性進(jìn)行了實測研究。測試結(jié)果表明，在實驗工況下，構(gòu)件動剛度比靜剛度高約20％。即使在微小變形條件下，砼材料也具有非線性性質(zhì)，不是理想的彈性材料。在實驗的頻率范圍內(nèi)，不同振動頻率下的阻尼比近似保持常數(shù)，再次證實混凝土并非耗能特性與頻率相關(guān)的粘彈性材料；砼構(gòu)件的動剛度隨振動頻率變化不大，表明其力學(xué)參數(shù)無明顯頻變特征。另外，在微小變形條件，混凝土構(gòu)件的動剛度也會因空間受力狀態(tài)而發(fā)生較大的變化，由單向變形試驗測定的構(gòu)件剛度在經(jīng)受正交方向微小變形后，可降低20％。

激光非接觸E+E位移傳感器的研制及應(yīng)用
上述試驗結(jié)果可供進(jìn)一步研究混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型、振動控制和健康診斷參考。在某管道跨越工程模型地震模擬試驗中，設(shè)置了包括研制開發(fā)的激光位移計在內(nèi)的多種位移計，并對測試結(jié)果進(jìn)行了比較分析。結(jié)果表明，激光位移計為振動試驗中結(jié)構(gòu)相對位移和自振特性的測量提供了一種新的、可靠的手段。