激光非接觸E+E位移傳感器的研制及應用
結構試驗是土木工程學和地震工程學的重要研究領域，其發(fā)展對認識結構破壞機理，識別和修正計算模型，zui終提高結構抗震防災能力具有重要意義。在地震工程領域，利用大型振動臺進行結構地震模擬實驗研究歷來受到廣泛重視，但目前在實驗中，結構相對位移的準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，由傳感器結構和機理所至，測試結果精度不高。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。在開發(fā)激光非接觸E+E位移傳感器的基礎上，對混凝土構件在小變形下的力學特性進行實驗研究，具體包括：混凝土構件動、靜剛度的實測和比較，動剛度與構件變形的關系，不同振動頻率下的構件阻尼比變化關系，以及水平雙向受力條件對構件剛度的影響，還利用該傳感器對地震模擬試驗中的管道跨越工程進行了測量，并與其它傳感器進行了比較，主要研究進展概括如下：在總結和借鑒國內(nèi)外傳感技術發(fā)展的基礎上，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，可滿足結構相對位移的測量要求；可根據(jù)測點位置和量程大小，調(diào)整傳感器光學鏡頭的焦距，適應不同測試工況。該位移計的機理和結構設計，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構相對位移的測量精度。另外，該位移計還具有結構簡單、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，對混凝土結構構件在微小變形條件下的力學特性進行了實測研究。測試結果表明，在實驗工況下，構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的粘彈性材料；砼構件的動剛度隨振動頻率變化不大，表明其力學參數(shù)無明顯頻變特征。另外，在微小變形條件，混凝土構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用
上述試驗結果可供進一步研究混凝土結構的力學模型、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，并對測試結果進行了比較分析。結果表明，激光位移計為振動試驗中結構相對位移和自振特性的測量提供了一種新的、可靠的手段。