結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控的實(shí)例教程
<p><strong style="color: rgb(0, 51, 90);">采用光學(xué)技術(shù)進(jìn)行隧道監(jiān)控</strong></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">隧道是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的核心之一，無(wú)論是大型城市、山體或是水下，提供更快速的連接并縮短距離。但是如何保證它們是安全的？</span></p><p><br></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">如今，現(xiàn)代監(jiān)控系統(tǒng)可以進(jìn)行可靠的</span><strong style="color: rgb(51, 182, 177);">隧道狀態(tài)監(jiān)控</strong><span style="color: rgb(68, 68, 68);">，布拉格光纖技術(shù)在其中扮演了重要的角色。隧道機(jī)械變形會(huì)帶來(lái)顯著的安全隱患，特別是在隧道或周邊工程建設(shè)過(guò)程中，其可以快速且可靠地檢查結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。</span></p><p><br></p><p><strong style="color: rgb(0, 51, 90);">用于隧道監(jiān)控的傳感器技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)</strong></p><ul><li><span style="color: rgb(68, 68, 68);">傳感器是否能在</span><strong style="color: rgb(51, 182, 177);">預(yù)定時(shí)間段</strong><span style="color: rgb(68, 68, 68);">可靠地提供所需的信號(hào)，包括短期和長(zhǎng)期過(guò)程。
展開(kāi) 加拿大FISO 光纖應(yīng)變傳感器 - FOS-N是一種光纖應(yīng)力傳感器，具備尺寸小、精度高、不受EMI/RFI干擾、耐腐蝕和耐高溫的特點(diǎn)是復(fù)合材料工程研究和工業(yè)應(yīng)用如建筑物、橋梁、隧道襯砌、支承結(jié)構(gòu)、船舶和電源變壓器等結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控的理想產(chǎn)品。
基于公認(rèn)的Fabry-Perot干涉技術(shù)，F(xiàn)ISO的光纖應(yīng)變傳感器是進(jìn)行高性能應(yīng)變測(cè)量的好的選擇。FOS-N所基于的產(chǎn)品技術(shù)和配套的兼容監(jiān)控系統(tǒng)，使用戶能在長(zhǎng)距離且不影響讀數(shù)可靠性的前提下測(cè)量應(yīng)變。
另一方面FOS-N應(yīng)變傳感器對(duì)任何即將使用的纖維的拉伸和處理都不敏感，若將傳感器嵌入復(fù)合材料中，則上述特點(diǎn)可以成為非常有利的優(yōu)點(diǎn)。其次FOS-N光纖應(yīng)變傳感器可在惡劣的化學(xué)環(huán)境下正常工作，同時(shí)它的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，使用靈活性高，能夠滿足當(dāng)前高性能復(fù)合材料研究和土建結(jié)構(gòu)監(jiān)控的要求。
FOS-N光纖應(yīng)變傳感器主要特點(diǎn)
? 不受 EMI/RFI/雷電影響
? 本質(zhì)安全
? 靜態(tài)/動(dòng)態(tài)響應(yīng)
? 分辨率0.01%FS
? 不受線纜彎曲的干擾
? 遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸
? 工程單位中的Absolute測(cè)量
FOS-N光纖應(yīng)變傳感器應(yīng)用
? 扭矩測(cè)量
? 新材料研發(fā)
? 船舶，電力變壓器
? 核電站
? 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控
? 腐蝕性環(huán)境
? 高EMI/RFI環(huán)境
展開(kāi) 挑戰(zhàn)
BOAS是一家專(zhuān)門(mén)從事工程結(jié)構(gòu)和建筑監(jiān)控的咨詢公司，成立于1989年，每個(gè)項(xiàng)目期間他們都需要密切監(jiān)控所有建筑結(jié)構(gòu)。為了防止意外事故，例如橋梁或高架橋倒塌，必須對(duì)
測(cè)量施工、重建過(guò)程
中變形產(chǎn)生的
應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)
，控制
支撐構(gòu)件
安裝過(guò)程中的
應(yīng)力（或變形）進(jìn)程
等。應(yīng)變片的選擇至關(guān)重要，因?yàn)槠浔仨毺峁└呔鹊臄?shù)據(jù)。對(duì)于BOAS來(lái)說(shuō)，擁有可靠的設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)豐富的合作伙伴極為重要。
考慮到這些需求，BOAS選擇與測(cè)量專(zhuān)家HBK合作，HBK國(guó)際工程團(tuán)隊(duì)為BOAS提供所需的技術(shù)支持。
成為合作伙伴
HBK為BOAS提供多種設(shè)備，如應(yīng)變片和采集系統(tǒng)，以滿足BOAS的特殊需求，對(duì)混凝土、金屬和復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。包括：
監(jiān)測(cè)施加應(yīng)力的過(guò)程
測(cè)量工程結(jié)構(gòu)施工、重建或修理過(guò)程中的變形
檢查和驗(yàn)證，以優(yōu)化施工過(guò)程
支撐構(gòu)件安裝過(guò)程中應(yīng)力（或變形）控制
高精度儀器、全套傳感器（電阻、壓阻/電氣或光纖）和工程服務(wù)相結(jié)合，使BOAS確信，HBK的專(zhuān)業(yè)知識(shí)能幫助他們成功完成所有項(xiàng)目。
解決方案
- 應(yīng)變片
應(yīng)變片是結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵元件，無(wú)論是金屬還是混凝土結(jié)構(gòu)。HBM應(yīng)變片有多種優(yōu)點(diǎn)，
長(zhǎng)期穩(wěn)定性高是其中的關(guān)鍵
。
除了高測(cè)量精度外，應(yīng)變片在整個(gè)施工期間都需要保持工作狀態(tài)。隨著時(shí)間的推移，測(cè)量質(zhì)量需要保持不變，不需要校準(zhǔn)干預(yù)。
展開(kāi) 標(biāo)靶指的是用攝像機(jī)捕捉圖像用的參照物，可以在結(jié)構(gòu)上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)，任何結(jié)構(gòu)物上的自然物體都可以當(dāng)作標(biāo)靶，但為了達(dá)到視覺(jué)識(shí)別精度的要求，需要在捕捉到的圖像中標(biāo)靶與周?chē)h(huán)境有明顯的區(qū)分，對(duì)比度強(qiáng)烈。因此通常會(huì)安裝人造的，紋理清晰的黑白紋理板，如圖中的這種：
3.計(jì)算機(jī)與圖像處理軟件。如果使用的圖像軟件具有實(shí)時(shí)處理能力，這需要將計(jì)算機(jī)與攝像機(jī)相連，被量測(cè)的位移時(shí)變曲線就會(huì)在電腦屏幕中實(shí)時(shí)自動(dòng)顯示，否則，圖像就會(huì)存儲(chǔ)在攝像機(jī)或電腦中以備以后處理，如下面的軟件界面：
圖像處理軟件需要實(shí)現(xiàn)幾個(gè)核心功能，包括：
利用模板匹配算法(template matching algorithm) ，與子像素技術(shù)結(jié)合，從圖像(尤其是動(dòng)態(tài)圖像)中提取到與結(jié)構(gòu)匹配的位移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)靶目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤。為了減少計(jì)算時(shí)間，可將每個(gè)視頻幀的某個(gè)預(yù)定區(qū)域(部分圖像)作為搜索目標(biāo)，如圖：
坐標(biāo)變換算法。為了從捕捉到的圖像中得到目標(biāo)的物理位移，實(shí)際結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)系與圖像像素級(jí)別的坐標(biāo)系之間的關(guān)系需要建立：
上圖中就是一個(gè)完整的視覺(jué)傳感系統(tǒng)，以后我們?cè)儆龅筋?lèi)似的場(chǎng)景，便會(huì)想到除了拍攝橋梁美景的攝影師之外，還可能是東明兄正在海風(fēng)中苦苦地搜集數(shù)據(jù)呢
視覺(jué)傳感系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
盡管視覺(jué)傳感系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用算是剛剛起步，但已經(jīng)有了不少可喜的嘗試：
結(jié)構(gòu)模態(tài)特性識(shí)別：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)通常都是通過(guò)振動(dòng)測(cè)量來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)屬性識(shí)別的，然而利用拾振器開(kāi)展的測(cè)量，只能在結(jié)構(gòu)上布置為數(shù)不多的測(cè)點(diǎn)，而視覺(jué)傳感系統(tǒng)則可以實(shí)現(xiàn)用一套攝像機(jī)設(shè)備同時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)上多個(gè)點(diǎn)的振動(dòng)行為，從而在模態(tài)識(shí)別方面得到更精確、更符合實(shí)際結(jié)構(gòu)情況的結(jié)果。
模型更新和損傷檢測(cè)：通過(guò)視覺(jué)傳感系統(tǒng)，可以采集結(jié)構(gòu)的自振頻率、振型、阻尼比等參數(shù)，用于結(jié)構(gòu)的有限元模型的更新，進(jìn)而進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷的模擬和識(shí)別。
展開(kāi) 管道、儲(chǔ)罐等結(jié)構(gòu)材料在遭受風(fēng)載荷、地震、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害下會(huì)發(fā)生大變形或者斷裂破壞，需要借助數(shù)值有限單元法對(duì)破壞過(guò)程進(jìn)行三維建模、情景還原以及溯源分析，此時(shí)要獲取準(zhǔn)確有效的結(jié)果，金屬材料全程的真應(yīng)力-真應(yīng)變是最為基礎(chǔ)和重要的輸入數(shù)據(jù)。下面工采網(wǎng)小編和大家一起看看如何測(cè)量金屬和非金屬?gòu)?fù)合材料應(yīng)力應(yīng)變。
金屬材料測(cè)量裝置主要用于各種金屬、非金屬及復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)性能指標(biāo)的測(cè)試，精密的自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和控制過(guò)程的全數(shù)字化調(diào)整，在拉伸試驗(yàn)中，檢測(cè)材料的最大承載拉力、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)變形、延伸率等技術(shù)指標(biāo)；一般在對(duì)金屬材料進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變性能測(cè)量的過(guò)程中，在夾持時(shí)金屬材料受力頂部?jī)蓚?cè)不平衡，使得夾持效果不好，在測(cè)量過(guò)程中容易移動(dòng)，導(dǎo)致測(cè)量的準(zhǔn)確性較差。為了測(cè)量的準(zhǔn)確性工采網(wǎng)推薦加拿大FISO 光纖應(yīng)變傳感器 - FOS-N用于金屬和非金屬?gòu)?fù)合材料應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量。
基于公認(rèn)的Fabry-Perot干涉技術(shù)，F(xiàn)ISO的光纖應(yīng)變傳感器是進(jìn)行高性能應(yīng)變測(cè)量的好的選擇。FOS-N所基于的產(chǎn)品技術(shù)和配套的兼容監(jiān)控系統(tǒng)，使用戶能在長(zhǎng)距離且不影響讀數(shù)可靠性的前提下測(cè)量應(yīng)變。它是復(fù)合材料工程研究和工業(yè)應(yīng)用，如建筑物、橋梁、隧道襯砌、支承結(jié)構(gòu)、船舶和電源變壓器等結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控的理想產(chǎn)品。具備尺寸小、精度高、不受EMI/RFI干擾、耐腐蝕和耐高溫的特點(diǎn)。
此外FOS-N應(yīng)變傳感器對(duì)任何即將使用的纖維的拉伸和處理都不敏感，若將傳感器嵌入復(fù)合材料中，則上述特點(diǎn)可以成為非常有利的優(yōu)點(diǎn)?？稍趷毫拥幕瘜W(xué)環(huán)境下正常工作，同時(shí)它的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，使用靈活性高，能夠滿足當(dāng)前高性能復(fù)合材料研究和土建結(jié)構(gòu)監(jiān)控的要求。
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結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控的最新內(nèi)容
<p><strong style="color: rgb(0, 51, 90);">采用光學(xué)技術(shù)進(jìn)行隧道監(jiān)控</strong></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">隧道是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的核心之一，無(wú)論是大型城市、山體或是水下，提供更快速的連接并縮短距離。但是如何保證它們是安全的？</span></p><p><br></p><p><span style
它是復(fù)合材料工程研究和工業(yè)應(yīng)用，如建筑物、橋梁、隧道襯砌、支承結(jié)構(gòu)、船舶和電源變壓器等結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控的理想產(chǎn)品。具備尺寸小、精度高、不受EMI/RFI干擾、耐腐蝕和耐高溫的特點(diǎn)。
此外FOS-N應(yīng)變傳感器對(duì)任何即將使用的纖維的拉伸和處理都不敏感，若將傳感器嵌入復(fù)合材料中，則上述特點(diǎn)可以成為非常有利的優(yōu)點(diǎn)。
加拿大FISO 光纖應(yīng)變傳感器 - FOS-N是一種光纖應(yīng)力傳感器，具備尺寸小、精度高、不受EMI/RFI干擾、耐腐蝕和耐高溫的特點(diǎn)是復(fù)合材料工程研究和工業(yè)應(yīng)用如建筑物、橋梁、隧道襯砌、支承結(jié)構(gòu)、船舶和電源變壓器等結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控的理想產(chǎn)品。
基于公認(rèn)的Fabry-Perot干涉技術(shù)，F(xiàn)ISO的光纖應(yīng)變傳感器是進(jìn)行高性能應(yīng)變測(cè)量的好的選擇。
其應(yīng)用潛力還包括對(duì)飛機(jī)或橋梁等建筑中關(guān)鍵部分的結(jié)構(gòu)健康狀況進(jìn)行監(jiān)控。有研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)將連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的自感應(yīng)能力與增材制造結(jié)合在一起，以生產(chǎn)自感應(yīng)部件。
挑戰(zhàn)
BOAS是一家專(zhuān)門(mén)從事工程結(jié)構(gòu)和建筑監(jiān)控的咨詢公司，成立于1989年，每個(gè)項(xiàng)目期間他們都需要密切監(jiān)控所有建筑結(jié)構(gòu)。為了防止意外事故，例如橋梁或高架橋倒塌，必須對(duì)
測(cè)量施工、重建過(guò)程
中變形產(chǎn)生的
應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)
，控制
支撐構(gòu)件
安裝過(guò)程中的
應(yīng)力（或變形）進(jìn)程
等。
最后推薦一款可以應(yīng)用在隧道變形在線監(jiān)測(cè)過(guò)程中的光纖傳感器，由工采網(wǎng)從國(guó)外引進(jìn)的高質(zhì)量光纖應(yīng)變傳感器 - FOS-N, FOS-N是一種光纖應(yīng)力傳感器，它是復(fù)合材料工程研究和工業(yè)應(yīng)用，如建筑物、橋梁、隧道襯砌、支承結(jié)構(gòu)、船舶和電源變壓器等結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控的理想產(chǎn)品。FOS-N應(yīng)變傳感器具備尺寸小、精度高、不受EMI/RFI干擾、耐腐蝕和耐高溫的特點(diǎn)。
最后推薦一款應(yīng)用在紡織工程織物微應(yīng)變過(guò)程監(jiān)控的光纖傳感器，由工采網(wǎng)從國(guó)外引進(jìn)的高質(zhì)量光纖應(yīng)變傳感器 - FOS-N,FOS-N是一種光纖應(yīng)力傳感器，它是復(fù)合材料工程研究和工業(yè)應(yīng)用，如建筑物、橋梁、隧道襯砌、支承結(jié)構(gòu)、船舶和電源變壓器等結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控的理想產(chǎn)品。FOS-N應(yīng)變傳感器具備尺寸小、精度高、不受EMI/RFI干擾、耐腐蝕和耐高溫的特點(diǎn)。
武漢理工先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)課題組和武漢理工大學(xué)-廣東省“佛山仙湖實(shí)驗(yàn)室”，招聘博士后
一、 研究方向:
復(fù)合材料性能改進(jìn)和基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的材料性能評(píng)價(jià)
復(fù)合材料結(jié)構(gòu)檢測(cè)和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控
復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠性分析
“智能制造”材料成型監(jiān)控和工藝優(yōu)化及制造缺陷評(píng)定
復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在復(fù)雜環(huán)境載荷條件下的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)
二、應(yīng)聘條件:
1.獲得博士學(xué)位3年內(nèi)或即將獲得博士學(xué)位
話說(shuō)在2016年底，我在博客里分享了一篇文章的閱讀心得，詳見(jiàn)《利用虛擬視覺(jué)傳感器監(jiān)測(cè)橋梁動(dòng)撓度》。作者Ali博士在文中提到使用的器材部分來(lái)自于哥倫比亞大學(xué)Feng博士所在的課題組，我在分享的時(shí)候心里還嘀咕著，會(huì)不會(huì)是我認(rèn)識(shí)的那位馮東明博士呢？
馮東明博士
結(jié)果當(dāng)博文發(fā)布出去后，東明兄還真的在微信里告訴我，那個(gè)Feng果然是他！
東明兄在哥倫比亞大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間，所做的主要工作
