檢測(cè)系統(tǒng)論文范文

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第1篇

供電電壓自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)技術(shù)方案和特點(diǎn)

監(jiān)控模塊根據(jù)接收到以CAN通訊卡傳來的指令來控制電機(jī)的停止/啟動(dòng)，同時(shí)檢測(cè)取芯儀供電電源的運(yùn)行狀態(tài)，并將電壓、電流、溫度、運(yùn)行信息及故障信息等參數(shù)通過CAN通訊傳給上位機(jī)進(jìn)行處理和顯示。電壓一次側(cè)由芯片3875發(fā)出的移相脈沖控制H橋的IGBT模塊，正弦脈寬調(diào)制（SPWM）波由SPWM輸出模塊編程實(shí)現(xiàn)，并且實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)和軟停車，驅(qū)動(dòng)負(fù)載電機(jī)自適應(yīng)等功能。方案結(jié)構(gòu)（圖略）。測(cè)控系統(tǒng)特點(diǎn)測(cè)控系統(tǒng)采用凌陽公司的16位高速微型計(jì)算機(jī)SPMC75F2413A為核心，CAN控制器采用MCP2515，CAN驅(qū)動(dòng)器采用TI公司的低功耗串行CAN控制器SN65HVD1040D，通過CAN總線能夠?qū)崟r(shí)地檢測(cè)和傳遞數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊和共享，更能夠?qū)崿F(xiàn)多CPU之間的數(shù)據(jù)共享與互聯(lián)互通，其它電子元件均選擇150℃溫度的等級(jí)。此外系統(tǒng)還設(shè)計(jì)有散熱器、風(fēng)扇等。該測(cè)控系統(tǒng)具有極高的高溫可靠性，能夠確保系統(tǒng)在高溫環(huán)境下可靠工作，控制、檢測(cè)、顯示的實(shí)時(shí)性好，可靠性高。測(cè)控系統(tǒng)采用智能化控制算法軟件來實(shí)現(xiàn)馬達(dá)機(jī)的高性能運(yùn)行，其具有效率高、損耗小、噪音小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)。

硬件電路設(shè)計(jì)

CAN通信電路檢測(cè)系統(tǒng)采用SPMC75F2413A凌陽單片機(jī)，不集成CAN外設(shè)模塊，選擇外部CAN模塊控制器MCP2515，該模塊支持CAN協(xié)議的CAN1.2、CAN2.0A、CAN2.0BPassive和CAN2.0BActive版本，是一個(gè)完整的CAN系統(tǒng)，直接連接到單片機(jī)的SPI總線上，構(gòu)成串行CAN總線，省去了單片機(jī)I/O口資源，電路簡(jiǎn)單，適合高溫工作。CAN通信電路原理圖（圖略）MCP2515輸出只要加一個(gè)收發(fā)器就可以和上位PC機(jī)進(jìn)行CAN通信，收發(fā)器采用TI公司生產(chǎn)的SH65HVD140D。電機(jī)溫度檢測(cè)電路該系統(tǒng)中供電電源溫度的檢測(cè)由溫度傳感器PT100來完成。PT100與高頻變壓器、供電電源散熱器、高頻電感發(fā)熱器件的表面充分接觸，當(dāng)器件的溫度變化時(shí)，PT100的阻值也隨之變化，將溫度傳感器的阻值轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)放大整形送給單片機(jī)，再由單片機(jī)計(jì)算出供電電源各發(fā)熱點(diǎn)的實(shí)際溫度。當(dāng)溫度過高，供電電源自動(dòng)停止運(yùn)行。同時(shí)實(shí)時(shí)將檢測(cè)到的各發(fā)熱點(diǎn)的溫度通過CAN通訊發(fā)給上位PC機(jī)。輸入直流電壓檢測(cè)電路檢測(cè)電路（圖略）。供電電源為多電壓變化環(huán)節(jié)，前級(jí)變換為AC/DC，儀器要深入井下工作，交流高壓從地面通過長(zhǎng)達(dá)7000m的電纜線供給，直流阻抗（電阻）值約為240Ω，一般由兩根電纜導(dǎo)線并聯(lián)使用[5]。系統(tǒng)不工作時(shí)，電纜導(dǎo)線無電流，供電電壓相對(duì)較高，電機(jī)電流約1.5A。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)電纜中有電流，電纜線路就會(huì)有壓降，電機(jī)電流會(huì)達(dá)到3A。由于采用了高頻變壓器，變比約18，當(dāng)負(fù)載電流增加1.5A時(shí)，原邊電流就增加約27A，如果重載，原邊電流增加更多，就會(huì)拉垮輸入電源。所以對(duì)輸入的一次側(cè)直流電壓電流進(jìn)行監(jiān)控就非常必要，根據(jù)檢測(cè)值來調(diào)整輸入的直流高壓[6]。檢測(cè)電路采用的是差分電路采樣直流電壓，檢測(cè)時(shí)，直流高壓加到分壓電阻的兩端，通過分壓電阻運(yùn)放調(diào)理后輸入到CPU。

軟件設(shè)計(jì)

CAN通信協(xié)議系統(tǒng)CAN總線的節(jié)點(diǎn)流程圖。上位機(jī)向監(jiān)控模塊發(fā)送指令幀，幀號(hào)為0x11，用來控制電機(jī)啟停和SPWM輸出。監(jiān)控模塊向上位機(jī)發(fā)送狀態(tài)幀，幀號(hào)為0x21，用來反饋電機(jī)的狀態(tài)信息。軟件流程圖監(jiān)控模塊根據(jù)上位機(jī)的指令控制電機(jī)的停止/啟動(dòng)，同時(shí)檢測(cè)取芯器供電電源的運(yùn)行狀態(tài)，并將參數(shù)傳給上位機(jī)進(jìn)行顯示。軟件分為兩大模塊，主程序模塊和定時(shí)器T1中斷服務(wù)模塊。主程序模塊主要實(shí)現(xiàn)上電初始化功能、CAN通訊功能和定時(shí)器T1中斷設(shè)置等功能；定時(shí)器T1中斷程序模塊實(shí)現(xiàn)電機(jī)參數(shù)采樣及發(fā)送，并能根據(jù)CAN總線接收的指令控制輸出參數(shù)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

上述檢測(cè)系統(tǒng)安裝在井壁取芯儀上得以成功實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。將安裝有檢測(cè)控制系統(tǒng)的井壁取芯儀整體放在恒溫箱里面做加溫運(yùn)行帶載實(shí)驗(yàn)，恒溫箱145℃恒定不變，連續(xù)運(yùn)行24h，每隔0.5h使電機(jī)帶載運(yùn)行10min，即電機(jī)憋壓運(yùn)行。同時(shí)改變電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速（從500r/m到3000r/m），觀測(cè)測(cè)量的電機(jī)實(shí)際運(yùn)行速度穩(wěn)定，又根據(jù)電機(jī)的帶載運(yùn)行調(diào)整輸入直流高溫。檢測(cè)控制系統(tǒng)經(jīng)高溫24h連續(xù)運(yùn)行，電機(jī)在空載和帶載時(shí)能夠可靠運(yùn)行，滿足要求。（a）（b）（c）是實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得的CAN總線數(shù)據(jù)幀。（a）為CAN總線數(shù)據(jù)一幀的數(shù)據(jù)波形，由10個(gè)字節(jié)組成。為測(cè)控系統(tǒng)CAN總線數(shù)據(jù)幀發(fā)送接收，每隔120ms傳送一幀數(shù)據(jù)。

第2篇

關(guān)鍵詞：健康監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目橋梁

20世紀(jì)橋梁工程領(lǐng)域的成就不僅體現(xiàn)在預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展和大跨度索支承橋梁的建造以及對(duì)超大跨度橋梁的探索，而且反映于人們對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)施智能控制和智能監(jiān)測(cè)的設(shè)想與努力。近20年來橋梁抗風(fēng)、抗震領(lǐng)域的研究成果以及新材料新工藝的開發(fā)推動(dòng)了大距度橋梁的發(fā)展；同時(shí)，隨著人們對(duì)大型重要橋梁安全性、耐久性與正常使用功能的日漸關(guān)注，橋梁健康監(jiān)測(cè)的研究與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)運(yùn)而生。由于橋梁監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以為驗(yàn)證結(jié)構(gòu)分析模型、計(jì)算假定和設(shè)計(jì)方法提供反饋信息，并可用于深入研究大跨度橋梁結(jié)構(gòu)及其環(huán)境中的未知或不確定性問題，因此，橋梁設(shè)計(jì)理論的驗(yàn)證以及對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)環(huán)境未知問題的調(diào)查與研究擴(kuò)充了橋梁健康監(jiān)測(cè)的內(nèi)涵。本文結(jié)合近十年來橋梁健康監(jiān)測(cè)的研究狀況以及大跨度橋梁工程的研究與發(fā)展，較系統(tǒng)地闡述橋梁健康監(jiān)測(cè)的內(nèi)涵，并由此探討監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有關(guān)問題。

一、橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與理論發(fā)展簡(jiǎn)況

1．監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

80年代中后期開始建立各種規(guī)模的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。例如，英國(guó)在總長(zhǎng)522m的三跨變高度連續(xù)鋼箱梁橋Foyle橋上布設(shè)傳感器，監(jiān)測(cè)大橋運(yùn)營(yíng)階段在車輛與風(fēng)載作用下主梁的振動(dòng)、撓度和應(yīng)變等響應(yīng)，同時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境風(fēng)和結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)。該系統(tǒng)是最早安裝的較為完整的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之一，它實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)分析和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享。建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的典型橋梁還有挪威的Skarnsundet斜拉橋（主跨530m）［2］、美國(guó)主跨440m的SunshineSkywayBridge斜拉橋、丹麥主跨1624m的GreatBeltEast懸索橋［3］、英國(guó)主跨194m的Flintshire獨(dú)塔斜拉橋[4]以及加拿大的ConfederatiotBridge橋[5]。我國(guó)自90年代起也在一些大型重要橋梁上建立了不同規(guī)模的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如香港的青馬大橋、汲水門大橋和汀九大橋，內(nèi)地的上海徐浦大橋以及江陰長(zhǎng)江大橋等[6~8]。

從已經(jīng)建立的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)目標(biāo)、功能以及系統(tǒng)運(yùn)行等方面看，這些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有以下一些共同特點(diǎn)：

（1）通常測(cè)量結(jié)構(gòu)各種響應(yīng)的傳感裝置獲取反映結(jié)構(gòu)行為的各種記錄；

（2）除監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)本身的狀態(tài)和行為以外，還強(qiáng)度對(duì)結(jié)構(gòu)環(huán)境條件（如風(fēng)、車輛荷載等）的監(jiān)測(cè)和記錄分析；同時(shí)，試圖通過橋梁在正常車輛與風(fēng)載下的動(dòng)力響應(yīng)來建立結(jié)構(gòu)的"指紋"，并藉此開發(fā)實(shí)時(shí)的結(jié)構(gòu)整體性與安全性評(píng)估技術(shù)；

（3）在通車運(yùn)營(yíng)后連續(xù)或間斷地監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，力求獲取的大橋結(jié)構(gòu)信息連續(xù)而完整。某些橋梁監(jiān)測(cè)傳感器在橋梁施工階段即開始工作并用于監(jiān)控施工質(zhì)量；

（4）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有快速大容量的信息采集、通訊與處理能力，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享。

這些特點(diǎn)使得大跨度橋梁健康監(jiān)測(cè)區(qū)別于傳統(tǒng)的橋梁檢測(cè)過程。另外需要指出的是，橋梁健康監(jiān)測(cè)的對(duì)象已不再局限于結(jié)構(gòu)本身：一些重要輔助設(shè)施的工作狀態(tài)也已納入長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的范圍（如斜拉索振動(dòng)控制裝置[4]等）。

2．理論研究

十多年來，橋梁健康監(jiān)測(cè)理論的研究主要集中于結(jié)構(gòu)整體性評(píng)估和損傷識(shí)別。由于基于振動(dòng)信息的整體性評(píng)估技術(shù)在航天、機(jī)械等領(lǐng)域的深入研究和運(yùn)用，這類技術(shù)被用于土木結(jié)構(gòu)中除無損檢測(cè)技術(shù)以外的最重要的整體性評(píng)估方法并得到廣泛的研究【1，7，9～11】。人們致力于基于振動(dòng)測(cè)量值的整體性評(píng)估方法研究的另一個(gè)原因是，結(jié)構(gòu)振動(dòng)信息可以在橋梁運(yùn)營(yíng)過程中利用環(huán)境振動(dòng)法獲得，因此這一方法具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的潛力。

結(jié)構(gòu)整體性評(píng)估方法可以歸結(jié)為模式識(shí)別法、系統(tǒng)識(shí)別法以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法三大類【1】。結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)常被用作結(jié)構(gòu)的指紋特征，也是系統(tǒng)識(shí)別方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的主要輸入信息。另外，基于結(jié)構(gòu)應(yīng)變模態(tài)、應(yīng)變曲率以及其他靜力響應(yīng)的評(píng)估方法也在不同程度上顯示了各自的檢傷能力[10]。然而，盡管某些整體性評(píng)估技術(shù)已在一些簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)上有成功的例子，但還不能可靠地應(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)。阻礙這一技術(shù)進(jìn)入實(shí)用的原因主要包括：①結(jié)構(gòu)與環(huán)境中的不確定性和非結(jié)構(gòu)因素影響；②測(cè)量信息不完備；③測(cè)量精度不足和測(cè)量信號(hào)噪聲；④橋梁結(jié)構(gòu)贅余度大并且測(cè)量信號(hào)對(duì)結(jié)構(gòu)局部損傷不敏感。

另外，從評(píng)估方法上，目前對(duì)大跨度橋梁的安全評(píng)估基本上仍然沿襲常規(guī)中小橋梁的定級(jí)評(píng)估方法，是一種主要圍繞結(jié)構(gòu)的外觀狀態(tài)和正常使用性能進(jìn)行的定性、粗淺的安全評(píng)價(jià)。

二、橋梁健康監(jiān)測(cè)新概念

橋梁健康監(jiān)測(cè)的基本內(nèi)涵即是通過對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)控與評(píng)估，為大橋在特殊氣候、交通條件下或橋梁運(yùn)營(yíng)狀況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)，為橋梁維護(hù)濰修與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)。為此，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行監(jiān)控：

·橋梁結(jié)構(gòu)在正常環(huán)境與交通條件下運(yùn)營(yíng)的物理與力學(xué)狀態(tài)；

·橋梁重要非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（加支座）和附屬設(shè)施（如振動(dòng)控制元件）的工作狀態(tài)；

·結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐久性；

·大橋所處環(huán)境條件；等等。

與傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)不同，大型橋梁健康監(jiān)測(cè)不僅要求在測(cè)試上具有快速大容量的信息采集與通訊能力，而且力求對(duì)結(jié)構(gòu)整體行為的實(shí)時(shí)監(jiān)控和對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)的智能化評(píng)估。

然而，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)不僅僅只是為了結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控與評(píng)估。由于大型橋梁（尤其是斜拉橋、懸索橋）的力學(xué)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及所處的特定環(huán)境，在大橋設(shè)計(jì)階段完全掌握和預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和行為是非常困難的。大跨度索交承橋梁的設(shè)計(jì)依賴于理論分析并過風(fēng)洞、振動(dòng)臺(tái)模擬試驗(yàn)預(yù)測(cè)橋梁的動(dòng)力性能并驗(yàn)證其動(dòng)力安全性。然而，結(jié)構(gòu)理論分析常基于理想化的有限元離散模型，并且分析時(shí)常以很多假定條件為前提。在進(jìn)行風(fēng)洞或振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)對(duì)大橋的風(fēng)環(huán)境和地面運(yùn)動(dòng)的模擬也可能與真實(shí)橋位的環(huán)境不全相符。因此，通過橋梁健康監(jiān)測(cè)所獲得的實(shí)際結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜力行為來驗(yàn)證大橋的理論模型、計(jì)算假定具有重要的意義。事實(shí)上，國(guó)外一些重要橋梁在建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)都強(qiáng)調(diào)利用監(jiān)測(cè)信息驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

橋梁健康監(jiān)測(cè)信息反饋于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的更深遠(yuǎn)的意義在于，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等可能得以改進(jìn)；并且，對(duì)橋梁在各種交通條件和自然環(huán)境下的真實(shí)行為的理解以及對(duì)環(huán)境荷載的合理建模是將來實(shí)現(xiàn)橋?quot;虛擬設(shè)計(jì)"的基礎(chǔ)。

還應(yīng)看到，橋梁健康監(jiān)測(cè)帶來的將不僅是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和對(duì)某特定橋梁設(shè)計(jì)的反思，它還可能并應(yīng)該成為橋梁研究的"現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室"。盡管橋梁抗風(fēng)、抗震領(lǐng)域的研究成果以及新材料新工藝的出現(xiàn)不斷推動(dòng)著橋梁的發(fā)展，但是，大跨度橋梁的設(shè)計(jì)中還存在很多未知和假定，超大跨度橋梁的設(shè)計(jì)也有許多問題需要研究。同時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)控制與健康評(píng)估技術(shù)的深入研究與開發(fā)也需要結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與調(diào)查。橋梁健康監(jiān)測(cè)為橋梁工程中的未知問題和超大跨度橋梁的研究提供了新的契機(jī)。由運(yùn)營(yíng)中的橋梁結(jié)構(gòu)及其環(huán)境所獲得的信息不僅是理論研究和實(shí)驗(yàn)室調(diào)查的補(bǔ)充，而且可以提供有關(guān)結(jié)構(gòu)行為與環(huán)境規(guī)律的最真實(shí)的信息。另外，橋梁振動(dòng)控制與健康評(píng)估技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用性也需要現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與調(diào)查。

綜上所述，大型橋梁健康監(jiān)測(cè)不只是傳統(tǒng)的橋梁檢測(cè)加結(jié)構(gòu)評(píng)估新技術(shù)，而是被賦予了結(jié)構(gòu)監(jiān)控與評(píng)估、設(shè)計(jì)驗(yàn)證和研究與發(fā)展三方面的意義。

三、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1．監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

兩座大型橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)點(diǎn)布置情況可以看出，兩個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與規(guī)模存在很大差異。這種差異除了橋型和橋位環(huán)境因素外，主要是因?yàn)閷?duì)各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的投資額和（或）建立各個(gè)系統(tǒng)的目的（或者說是對(duì)系統(tǒng)的功能要求）不同。因此，橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)際上有意或無意地遵循著某些準(zhǔn)則。

顯然，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該首先考慮建立該系統(tǒng)的目的和功能。上節(jié)所述的橋梁健康監(jiān)測(cè)三方面的意義也正是橋梁健康監(jiān)測(cè)的目的和功能所在。對(duì)于特定的橋梁，建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目的可以是橋梁監(jiān)控與評(píng)估，或是設(shè)計(jì)驗(yàn)證，甚至以研究發(fā)展為目的；也可以是三者之二甚至全部。一旦建立系統(tǒng)的目的確定，系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目就可以基本上確定。另外，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的規(guī)模以及所采用的傳感儀器和通信設(shè)備等的確定需要考慮投資的限度。因此在設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)必須對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案進(jìn)行成本一效益分析。成本-效益分析是建立高效、合理的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的前提。

根據(jù)功能要求和成本一效益分析可以將監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)數(shù)設(shè)計(jì)到所需的范圍，可以最優(yōu)化地選擇并安裝系統(tǒng)硬件設(shè)施。因此，功能要求和效益-成本分析是設(shè)計(jì)橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的兩大準(zhǔn)則。

2．監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

不同的功能目標(biāo)所要求的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不盡相同。絕大多數(shù)大跨度橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目都是從結(jié)構(gòu)監(jiān)控與評(píng)估出發(fā)的，個(gè)別也兼顧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證甚至部分監(jiān)測(cè)項(xiàng)目以橋梁?jiǎn)栴}的研究為目的[5]。文獻(xiàn)［12］通過對(duì)國(guó)內(nèi)多座運(yùn)營(yíng)中的斜拉橋進(jìn)行大量病害調(diào)查與檢測(cè)分析，提出了用于斜拉橋狀態(tài)監(jiān)控與評(píng)估的頗具代表性的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

如果監(jiān)測(cè)系統(tǒng)考慮具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證的功能，那就要獲得較多結(jié)構(gòu)系統(tǒng)識(shí)別所須要的信息。因此，對(duì)于大跨度余支承橋梁，須要較多的傳感器布置于橋塔、加勁梁以及纜索/拉索各部位，以獲得較為詳細(xì)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力行為并驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的動(dòng)力分析模型和響應(yīng)預(yù)測(cè)。另外，在支座、擋塊以及某些連結(jié)部位須安設(shè)傳感器拾取反映其傳力、約束狀況等的信息。

目前，某些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以開發(fā)結(jié)構(gòu)整體性與安全性評(píng)估技術(shù)為目的之一。結(jié)合橋梁?jiǎn)栴}研究的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)雖不多見，但有些系統(tǒng)也有監(jiān)測(cè)項(xiàng)目是專為研究服務(wù)的。與理論研究相關(guān)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目可以根據(jù)待研究問題的性質(zhì)來確定。從目前橋梁工程的發(fā)展?fàn)顩r看，以下幾方面的問題可以借助橋梁健康監(jiān)測(cè)進(jìn)行深入研究或論證。

·抗風(fēng)方面：包括風(fēng)場(chǎng)特性觀測(cè)、結(jié)構(gòu)在自然風(fēng)場(chǎng)中的行為以及抗風(fēng)穩(wěn)定性。

·抗震方面：包括研究各種場(chǎng)地地面運(yùn)動(dòng)的空間與時(shí)間變化、土-結(jié)構(gòu)相互作用、行波效應(yīng)、多點(diǎn)激勵(lì)對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響等。通過對(duì)墩頂與墩底應(yīng)變、變形及加速度的監(jiān)測(cè)建立恢復(fù)力模型對(duì)橋梁的抗震分析具有重要的意義。

·結(jié)構(gòu)整體行為方面：包括研究結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)下的非線性特性，橋址處環(huán)境條件變化對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、靜力狀態(tài)（內(nèi)力分布、變形）的影響等。這對(duì)于發(fā)展基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的整體性評(píng)估方法非常重要。

·結(jié)構(gòu)局部問題：例如邊界、聯(lián)接條件，鋼梁焊縫疲勞及其他疲勞問題，結(jié)合梁結(jié)合面（包括剪力鍵）的破壞機(jī)制，等等。索支承橋梁纜（拉）索和吊桿的振動(dòng)與減振、局部損傷機(jī)制等也值得進(jìn)一步觀察研究。

·耐久性問題：橋梁結(jié)構(gòu)中的耐久性問題尚有許多問題須要深入研究。纜（拉）索與吊桿的腐蝕、銹蝕問題尤須重視。

·基礎(chǔ)：大直徑樁的采用也帶來一些設(shè)計(jì)問題，直接套用原先用于中等直徑樁的計(jì)算方法不很合理。借助大型橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)調(diào)查大直徑樁的變形規(guī)律、研究樁的承載力問題，也是設(shè)計(jì)部門的需要。

四、小結(jié)

（1）橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)不只是傳統(tǒng)的橋梁檢測(cè)技術(shù)的簡(jiǎn)單改進(jìn)，而是運(yùn)用現(xiàn)代傳感與通信技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁運(yùn)營(yíng)階段在各種環(huán)境條件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)與行為，獲取反映結(jié)構(gòu)狀況和環(huán)境因素的各種信息，由此分析結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)、評(píng)估結(jié)構(gòu)的可靠性，為橋梁的管理與維護(hù)決策提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)對(duì)于驗(yàn)證與改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法、開發(fā)與實(shí)現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)控制技術(shù)以及深入研究大型橋梁結(jié)構(gòu)的未知問題具有重要意義。因此，健康監(jiān)測(cè)為橋梁工程的發(fā)展開辟了新的空間。

（2）大型橋梁健康監(jiān)測(cè)三方面的意義反映了從事橋梁維護(hù)管理、設(shè)計(jì)咨詢和理論研究不同領(lǐng)域人員所關(guān)注的問題。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)以功能要求和效益－成本分析為基本準(zhǔn)則。此外，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該通過布點(diǎn)優(yōu)化分析，并且考慮到系統(tǒng)實(shí)施中的非常重要的通信問題。

第3篇

參考注射泵的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和出廠標(biāo)準(zhǔn)，確定微量注射泵的質(zhì)量檢測(cè)流程。在Hydrograph軟件中登記微量注射泵的設(shè)備編號(hào)和所屬科室信息，將流速和測(cè)試時(shí)間分別設(shè)為10mL/h和30min，同時(shí)設(shè)置微量注射泵的流速為10mL/h，記錄流速為10mL/h的平均流速和累積流量。測(cè)試完成后分別設(shè)置Hydrograph軟件和微量注射泵的流速為60mL/h，測(cè)試10min，記錄流速為60mL/h的平均流速和累積流量。圖1所示為Hydrograph軟件記錄的60mL/h流量檢測(cè)曲線示意圖，圖中雙縱坐標(biāo)分別為實(shí)時(shí)流速和累積流量，橫坐標(biāo)為測(cè)試時(shí)間，可讀得平均流速和總的累積流量分別為60.31mL/h和9.82mL，測(cè)試時(shí)間共9min46s。流速相對(duì)設(shè)定值誤差在±5%內(nèi)合格。流速測(cè)試完成后，分別設(shè)置Hydrograph軟件和微量注射泵的流速為99.9mL/h進(jìn)行阻塞壓力報(bào)警測(cè)試，記錄報(bào)警時(shí)間、報(bào)警壓力和停止壓力。阻塞壓力分為高低兩檔，高檔阻塞壓力設(shè)定值為800mmHg，偏差值在±200mmHg內(nèi)合格;低檔阻塞壓力設(shè)定值為300mmHg，偏差值在±100mmHg內(nèi)合格。圖2所示為Hydrograph軟件記錄的阻塞壓力報(bào)警曲線示意圖，可見報(bào)警壓力為294mmHg，報(bào)警時(shí)間為37s，停止壓力約為120mmHg。

2結(jié)果

剔除由于數(shù)據(jù)缺失影響統(tǒng)計(jì)分析的檢測(cè)個(gè)案后，有效檢測(cè)個(gè)案共251例(通道)。10mL/h和60mL/h的流速測(cè)試結(jié)果分別見表1和表2。可見流速為10mL/h的合格率為64.9%，60mL/h的合格率為93.2%。表3所示為平均流速接近或大于流速設(shè)定值兩倍的流速測(cè)試原始記錄。圖3和圖4所示分別為低阻塞壓力和高阻塞壓力報(bào)警統(tǒng)計(jì)分布圖，結(jié)果表明低阻塞壓力分布的合格率為38.4%，低于和高于合格范圍的占比分別為50%和11.6%。高阻塞壓力分布的合格率為13.4%，低于和高于合格范圍的占比分別為84.3%和2.3%。高低阻塞壓力均合格的儀器僅有29臺(tái)。

3討論

由表1可見10mL/h流速相對(duì)誤差小于－5%的微量注射泵占30.3%，由表2可見60mL/h流速相對(duì)誤差小于－5%的微量注射泵占4.8%。由于10mL/h和60mL/h流速測(cè)試的累積流量分別為5mL和10mL，可見增加測(cè)試的累積流量可以顯著改善流速測(cè)試結(jié)果。推頭和滑桿中存在粘稠液體或金屬滑桿生銹，或者推頭松動(dòng)造成推頭和滑道之間摩擦力增大，均會(huì)導(dǎo)致測(cè)量流速偏低。噴除銹清潔劑清洗后微量注射泵流速精度合格。

表3中序號(hào)1和2的60mL/h流速誤差在±5%內(nèi)，而10mL/h流速明顯大于流速設(shè)定值的兩倍，且10mL/h流速測(cè)試的累積流量大于設(shè)定值5mL的兩倍，這里的測(cè)試誤差主要是由10mL/h測(cè)試中測(cè)試人員人為推動(dòng)推頭造成的，重新測(cè)試發(fā)現(xiàn)流速測(cè)試合格。序號(hào)3－6流速均接近設(shè)定值的兩倍，且有部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失(表3中用“0”表示)，這里的數(shù)據(jù)缺失是由于完成一項(xiàng)流速測(cè)試發(fā)現(xiàn)流速誤差過大因而未對(duì)另一項(xiàng)流速進(jìn)行測(cè)試，屬于測(cè)試人員的主觀行為。雖然10mL/h和60mL/h測(cè)試結(jié)果中各有一組數(shù)據(jù)缺失，不會(huì)影響10mL/h和60mL/h的流速測(cè)試結(jié)果中相對(duì)誤差的一致性，但會(huì)影響兩組流速的合格率。考慮這兩組缺失數(shù)據(jù)的影響，流速為10mL/h和60mL/h的合格率分別應(yīng)該修正為64.5%和92.8%。如表3序號(hào)3－6所示，共有四臺(tái)(占比1.59%)微量注射泵流速接近設(shè)定值的兩倍，檢查發(fā)現(xiàn)內(nèi)部芯片引腳短路，更換芯片后微量注射泵工作正常。

由圖3和圖4可見，注射泵的阻塞壓力合格率較低，且低于合格范圍的占比遠(yuǎn)大于高于合格范圍的占比。注射泵集中檢測(cè)時(shí)反復(fù)使用，造成注射器活塞與管壁摩擦力變大，導(dǎo)致在較低的管路阻塞壓力下產(chǎn)生壓力報(bào)警，這一報(bào)警壓力并不能精確地反映注射泵正常工作時(shí)的報(bào)警功能。建議使用與注射泵匹配的全新注射器進(jìn)行注射泵的質(zhì)量檢測(cè)，并及時(shí)進(jìn)行注射泵質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，在壓力報(bào)警明顯偏低時(shí)考慮更換注射器。微量注射泵的質(zhì)量受到動(dòng)力泵性能、檢測(cè)傳感器和壓力傳感器的靈敏度等多個(gè)因素的影響，輸液精度很大程度上取決于輸液管路的精度，使用非注射泵專用注射器和泵管會(huì)使得流速相對(duì)誤差顯著增加。微量注射泵的外觀檢查和性能測(cè)試中任意一項(xiàng)不符合要求即為不合格，本次統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示注射泵的總體合格率為13.4%。不合格因素主要是性能測(cè)試不達(dá)標(biāo)，主要來源是阻塞壓力偏低，且高阻塞壓力相對(duì)低阻塞壓力合格率更低。