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    国外科研人员成功开发新型激光传感器技术

    发布时间:2020-09-15 浏览数:

        据了解,内华达大学、里诺大学和劳伦斯·伯克利国家实验室正在开发和现场测试一种新型光学传感器技术和软件,该技术可以在地震发生后,更快地评估地震中受损的建筑物、桥梁和其他关键基础设施的安全性,并给出响应选项。


        这项新的技术可直接测量层间的位移在两个方向上的变化。层间位移是建筑物变形的基本量度,可通过多种方式评估建筑物的性能。


        “目前的传感器和无线网络设计已经在我们的地震实验室中完成了,”工程学院地震工程实验室的教授兼主任,伯克利实验室能源地球科学部的高级科学家David McCallen说,“这项技术可以改变评估损失并快速响应地震的能力。我们正在努力推广这项新技术。”


        该系统可在发生大地震后迅速确定设施的完整性,并在发生大地震后迅速做出有关安全评估、维修和重新使用建筑物的的决策和建议。


        劳伦斯伯克利国家实验室正在进行现场测试,自2019年9月以来一直在一座多层建筑中进行连续运行,该建筑位于活跃的海沃德断层附近两个城市街区,海沃德断层被认为是美国最危险的断层之一。传感器能够捕获建筑物对频繁发生的小地震的响应。专有软件允许工程师从内华达大学里诺地震工程实验室综合大楼的远程新传感器实验室中检查传感器,下载数据并设置记录级别。该传感器系统也将于今年夏天安装在内华达州北部的一座桥立交桥上,以进一步验证该技术的可行性。


        负责这项研究合作的麦卡伦说:“对我们来说,部署是一个活跃的测试平台,这对于验证现场性能至关重要。” “原型传感器的测量结果显示了出色的漂移测量结果。当前先进版本传感器的更高的精确度使得漂移测量值仅在0.5毫米之内,因此建筑物系统的小幅度环境振动也可以用于建筑物计算机模型验证和结构健康监测。”


        新一代的光学传感器正在设计、制造中,并将在内华达大学里诺地震工程实验室进行测试。第一批原型机在世界知名的实验室中通过其14英尺至14英尺液压驱动的振动台进行了测试,该振动台在越来越复杂的结构系统上创建了逼真的计算机驱动的地震运动。


        该仪器称为离散二极管位置传感器,包括一个微处理器和92个低成本的激光敏感二极管,用于测量入射激光的精确位置。该系统的其他组件是紧凑型低功率激光发生器,备用电源系统,可移动数据存储和RF通信。


        该系统投射激光并感应光线照射到探测器的位置,从而测量结构位移。利用小型的光敏光电二极管的几何阵列,该传感器能够立即跟踪激光束的位置。


        地震工程实验室经理Patrick Laplace指出:“开发的传感器套件利用了微处理器和无线通信技术的先进性,使得在时间和成本效益方面,传感器系统设计解决了过去许多的挑战。该传感器系统的开发已充分考虑了与新兴物联网(IOT)的集成。”


        使用统计数据的建模更加准确,从而有助于建筑、桥梁和其他关键基础设施的规划和设计。(来源激光制造网)


        土木工程学院的教授Floriana Petrone表示,“智能基础设施”正在成为土木工程应用中不可避免的范例,将自我监测和自我报告功能整合到结构中可以创造实现自我诊断结构的机会,从而节省时间,并降低了维护成本。当前的传感器和无线网络代表了如何将智能基础架构范例转化为可部署的技术的示例,该技术为结构健康监测和损坏检测应用打开了新的窗口。


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