基于时限信号重构技术的桥梁动挠度惯性测量方法

以惯性测量原理,用地震式低频振动传感器测量桥梁动挠度。利用信号恢复技术,对地震式低频振动传感器因频率特性而畸变的输出作补偿处理。讨论系统存在零点时的恢复技术,及噪声下信号恢复处理的不适定性问题。以铁路桥梁动挠度的部分时域特征,采用时限信号低频频谱重构技术,外推信噪比差的部分低频谱线,有效地反演原始信号。本文为列车激励下桥梁空间振动形态提供了十分便捷有效的测量方法。     

桥梁动挠度数据分析及应用研究

动挠度是桥梁动载试验一项重要的检测内容,通常用来分析桥梁的冲击系数。此外,动挠度曲线还可以用来分析计算桥梁的自振频率、阻尼比以及桥梁的影响线。以某两跨一联连续钢箱梁桥为工程背景,通过对实测动挠度数据的分析,详细介绍了桥梁的冲击系数、自振频率以及影响线的分析计算方法。     

桥梁动挠度计算的加速度积分方法

车辆通过时桥梁动挠度的测量与加速度测量相比有很多困难,因此考虑由加速度积分求得桥梁的动挠度.车辆进桥时实测振动信号表明桥梁的初始状态不是完全静止的,初始加速度、速度均是未知量.文章对测试加速度进行减去均值处理以消除初始加速度的影响,根据车辆出桥后梁在平衡位置处振动的特性消除初始速度的影响.算例表明,常荷载通过桥梁时由加速度积分所得动挠度与精确解吻合得很好.现场实验表明,采用本文的方法对测试加速度积分计算桥梁的动挠度是可靠和可行的.     

桥梁动测传感器的应用研究

根据桥梁振动测试的需要,详细分析了动测传感器的一些性能参数及选择原则,选定高精度的低频压电式加速度传感器作为桥梁振动测试信号采集元件,并阐述了采集到的加速度信号的分析处理方法;通过算例,对实测的斜拉桥柔性钢索以及桥梁梁板振型等信号进行分析处理,充分验证了加速度传感器在桥梁动测中应用的可行性和可靠性.     

用磁电式速度计实现超低频振动传感器的研究

提出了利用磁电式速度计实现超低频振动传感器的实用方法,通过串 式校正电路,在保持量佳阻尼的同时,使可测量低频率降至0．5Hz以下。对该超低频振动传感器的校正电路、工作原理、传递函数以及校正后输出特性的差异进行了系统的分析。     

基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试

目前基于动挠度测试的混凝土梁桥承载力评定方法尚不完善,为了给现役桥梁的实际承载能力准确快速的评定提供科学准确的依据,客观地反映桥梁的实际运营状况,通过理论推导与室内试验相结合的方法研究了基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试。对于梁体激振源的振动频率、振动幅值、吊锤重量及钢丝绳长度4个变量,通过固定其中3个变量不动,改变其中1个变量,对比分析梁体动挠度与吊锤动挠度之间的关系,再与所推导公式对比分析。结果表明:基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试不仅与吊锤的质量、简谐荷载作用的时间有关,还与作用于梁体激振源的振动频率、振动幅值及钢丝绳长度有关。可见研究结果对基于悬挂吊锤的桥梁动挠度测试研究具有一定的实用性,为采用将测量装置置于测点处悬挂的重物下方来测量桥梁结构动挠度的方法提供一定的理论指导。     

桥梁动挠度计算速度积分方法

提出数值积分的方法,利用二次插值法把两个采样周期的速度值拟合成速度函数,对此速度函数在第一个采样周期内进行定积分,获得桥梁在此时间段内的振动位移．该方法实现了从磁电式速度传感器中导出桥梁的动挠度信号．试验结果表明,该积分方法具有较高的实时性和准确性．     

大跨径桥梁挠度测量新方法研究

提出了一种以测量机器人为采集器,通过获取合作目标的几何信息进行桥梁挠度测量的新方法,从测量系统误差、偶然误差两个方面分析了测量机器人的测角及测距误差,并探讨了竖直角、视距对挠度测量误差的影响,同时依据最小二乘原理分析了该方法的测量精度.经分析得知:如果仪器至后视点距离小于150 m,至目标点距离小于200 m,挠度测量精度将优于±1 mm.在实际工程中,该方法测量的挠度值与电子水准仪测量的挠度值差异小于0.22 mm,相对误差小于3.3%,表明该方法在大跨径桥梁检测中完全能满足测试要求.     

海洋平台检测的无线低频振动传感器设计与验证

海洋平台是海上石油资源开发的基地,对其进行低频振动检测获得振动数据是判定结构损伤的基础.基于此,开发了一种应用在海洋平台结构中的无线低频振动传感器与采集系统.首先,采用模块化方法研制了无线低频振动传感器,并详细阐述了低频加速度传感器的选择与电源电路等模块的设计;其次,完成了无线低频振动传感器的嵌入式程序与主控端PC机上采集软件设计;最后,在振动台上完成了海洋平台振动无线测试模拟实验.实验结果表明：设计的无线振动传感器具有精度高、布设容易、低频性能好、可靠性高等特点,适用于海洋平台的低频振动快速检测.     

纵振换能器谐振频率的研究分析

为得到纵振换能器不同尺寸参数下的谐振频率,满足超声塑化不同聚合物颗粒的要求,需要分析纵振换能器尺寸参数对谐振频率的影响规律。推导纵振换能器的频率方程,利用Matlab数值求解不同尺寸参数下纵振换能器谐振频率,数值和仿真分析纵振换能器尺寸参数对谐振频率的影响规律,实验验证数值和仿真分析的正确性。研究结果表明：推导纵振换能器频率方程求得谐振频率解析值、仿真值和实验值有较好的一致性,最大误差小于4%,验证了数值分析求得纵振换能器谐振频率的正确性。谐振频率随着纵振换能器尺寸参数的增大减小,变幅杆长度和放大比对谐振频率影响较大。     

低频弯张换能器指向性数值计算及实验测试

应用亥姆霍兹积分方程与有限元方法，建立了换能器在水中的振动方程，导出了换能器辐射声场指向性公式．实验结果表明，在谐振频率1．16kHz处，换能器水平面上的辐射指向性呈现各向均匀分布的特点，这与理论计算结果一致．     

地震作用对钢桁梁桥车桥系统耦合振动的影响分析

为了研究地震对车桥系统耦合振动的影响,采用最小二乘法对地震加速度进行校正拟合,消除位移时程因直接对加速度时程积分出现的漂移现象。根据弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的对号入座法则,将轨道不平顺作为系统的自激激励源,地震作为外部激励,建立考虑地震作用的车桥系统耦合振动方程。并以某钢桁梁桥为例,采用计算机模拟的方法,建立列车和桥梁动力分析的有限元模型,研究地震对车桥系统耦合振动的影响。研究结果表明:在地震作用下,桥梁的动力响应主要取决于地震力,横向地震波对车辆与桥梁的横向动力响应具有非常重要的影响;竖向地震波主要影响车桥系统的竖向振动,对横向振动影响很小;但是,竖向地震波对脱轨系数、轮重减载率、车体竖向加速度的影响较显著,因此,在评判桥上列车的运行安全性时必须考虑竖向地震波的影响。     

夹心式纵-弯复合振动模式超声换能器的研制

研究了一种新型的夹心式纵－弯复合振动模式压电超声换能器．这种换能器用两套压电陶瓷片分别产生纵振动和弯曲振动．利用波动方程的通解,再加上边界条件,推出了纵振动和弯曲振动的频率方程．由频率方程设计出换能器的尺寸,使两种振动模式工作在同一频率．为验证设计理论,制做了一个频率为１０ｋＨｚ的换能器．实验结果表明,换能器的共振频率与设计值基本吻合．     

低频振动下散体磨料磨损机理

为了解决动载作用下磨料磨损机理问题,采用实验方法,在自制的振动磨料磨损试验机上,通过低频振动对A3钢磨料磨损,并对其侧面和底面进行磨损形貌分析。结果表明:动载作用下磨损机理主要有两种:切削犁沟和塑性推挤变形。研究结果对于减磨减振,改善磨料磨损工作条件和提高零件寿命提供理论指导。     

井下低频振动提高原油采收率技术研究

目的探讨井下低频振动提高原油采收率技术机理。方法应用质量守恒定律、能量守恒定律、达西定律、流体动力学等基本原理研究了低频振动波作用下油层流体的数学模型,将室内实验和数值模拟技术相结合定量地研究了低频振动对原油黏度、界面张力、毛管压力、产水率及产水率上升速度的影响。结果低频振动采油技术能够提高原油产量10%~25%,大幅度降低原油黏度,降低界面张力1~2 mN/m;振动可以降低油井产水率10%左右,且明显降低产水率上升速度。结论低频振动提高采收率技术机理在于低频波对油层流体物理性质的改善和储层储渗性能的提高,在油田增产技术中具有较明显的应用效果和可行性。     

扭转换能器的性能测试

提出一种通过对称式扭转换能器结构获得理想声场及测量扭转换能器电声效率的新方法．用该方法和导纳圆法对扭转振子的电声效率进行了测量．实验表明，两种测试方法所得结果吻合较好．     

一种扭转振动复合换能器等效电路的研究

目的对一种扭转振动复合超声换能器进行研究。方法仿真建模,有限元分析法。结论建立了此换能器机电类比等效电路模型,推导了此换能器的扭转振动频率方程的解析式及共振频率的计算公式;分析了换能器的共振频率与其几何尺寸之间的关系,对该换能器的扭转振动模态进行了分析。结果换能器的共振频率在其他尺寸不变时随着外环金属薄圆环的半径增大而降低,随着内环金属薄圆环的内半径减小而降低。