一种预加应力的轴向元件(1)借助于固定连接件(5)和柔性连接件(6)安装在结构(2)的两个点之间。当结构(2)振动时，在所述连接点之间产生移动，通过测量柔性连接件(5)的旋转角获得所述移动。另外，在结构(2)与轴向元件(1)的中间点之间的相对移动能够由传感器(3)测量。在此方式中，实时地获得了结构的移动的离散形式。如果轴向元件(4)安装在较高阶模态具有零横移的位置处，则不测量所述较高阶模态的模态移动。在此方式中，如果仅考虑前两个模态，则能够独立地测量所述两个模态的模态移动。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于控制装置的实时结构测量（RTSM) 摘要 本专利技术示出用于测量关于结构的相对位移的解决方案，以使用所测量的信号来作 为用于主动和半主动振动结构控制的实时反馈信号。所述控制使由任何自然的或人造的振 动源引起的结构运动减小。测量相对位移的常规方法通常不能准确地实时测量位移。通常， 出现在测量的信号方面的延迟对于反馈控制装置而言通常具有负面影响。 本专利技术包括预加应力的轴向元件（1)，该预加应力的轴向元件（1)通过使用固定 的连接件（5)和柔性的连接件（6)安装在结构⑵的两个不同点之间。当结构⑵响应于 外部"源"而振动时，在轴向元件的两个连接点之间发生相对位移，该相对位移可以基于轴 向元件的柔性连接件（6)的旋转角9来测量。另外，在轴向元件（1)的中间点处，能够通过 传感器（3)测量结构⑵与轴向元件⑴之间的相对位移。通过这些测量值，可以在安装 有轴向元件（1)的位置处实时地获得整个结构的离散位移的形状。 在安装轴向元件（4)的情况下，在最高模态穿过零点处，该最高模态的模态位移 将不被测量。假设结构的总位移与前两个模态相关，这通常充分近似于实际上地震引起的 位移，那么可以独立地实时地测量这两个模态的模态位移。通过主动或半主动装置的模态 控制可以在某些情况下改进结构的性能。 为了保持由轴向元件（1)的固有振动引入的测量信号的噪声等级尽可能低，重要 的是，轴向元件（1)的基础频率明显高于结构（2)的固有频率。为了达到该目标，必须使用 由具有小密度以及可以被高预加应力的诸如碳纤维之类的材料制成的轴向元件。
本专利技术对应于实时监控结构位移领域。提出本专利技术以提供关于相对位移的信息， 该信息能够用于控制装置以能够实时控制由自然或人为方式引起的事情导致的主动或半 主动结构振动。所述振动会由地震、风、机器、人类、车辆、人或者其他因素引起。主动或半 主动装置的反馈控制以外的其他应用，比如结构健康监控及其他也是可能的。 在本专利技术中，一个或更多个轴向元件安装在结构的两个不同点之间。当结构振动 时，能够测量轴向元件与结构之间的相对旋转角9,这得到结构的两个点之间的相对位移。 通过使用该信息，在安装轴向元件的离散点处实时地获得整个结构的位移形状。
技术介绍
主动和半主动控制装置被越来越频繁地用于减小由地震、风、机器、人或车辆引起 的结构振动。为了以最有效的方式控制结构，这些装置需要关于结构位移的实时信息。对 结构运动的测量越精确，这些主动和半主动控制装置的性能越好。事实上，通常，对于反馈 控制信号而言能够接受测量的信号的仅非常小的时间延迟（根据结构的类型百分之几秒 或更少）。这个事实激励该新系统的研发以实时测量结构位移，该系统也可用于其他振动应 用。 许多主动和半主动结构控制装置使用结构的相对位移作为用于结构控制的反馈 信号。通常，常见工程实践会在两个点处使用加速计来测量结构位移。因此，为了获得实时 位移，加速度信号需要被积分两次。为了积分信号，加速度记录必须实时地进行带通过滤。 该实时过滤过程导致信号在时间上延迟，这样通常不能接受并且禁止其在主动或半主动装 置上使用。 替代性地，可以通过如、和中描述的差分全球定位系统DGPS测量结构 位移，该差分全球定位系统DGPS是主要地用于健康监控的系统。因此，特定的天线应该被 安装在建筑物的外侧，其中，需要测量建筑物位置。通过至少4个卫星图，结构的位置并且 因此结构的位移可以被测量。测量值的分辨率足够准确，但是时间方面的信号延迟使得其 不能用于主动或半主动装置的控制。因为健康监控不需要真正的实时，因此该类型的结构 测量是有用的。 对于实时地测量结构位移而言的另一选择是使用光学传感器。存在不同类型的光 学传感器，这主要发现在结构健康监控的范围中的应用。安装在楼层的顶部处的位置灵敏 探测器对由安装在楼层的底部处的发光二极管（LED)产生的光的位置进行测量。在、 、和中，通过照相机检测结构的两个点的相对位移。通过图像信号处理，将由照 相机拍摄的照片转变成位移。具有用于远程测量的成像能力的微波干涉计被用于测量建筑 物位移。在所有这些情况下，在结构的相对彼此靠近的两个点之间的相对位移可以被实时 地测量。在已经提到用于建筑物实施的文献中，相对测量包括最多3个楼层。为了测量中高 层建筑的基部与顶部之间的相对位移，可能必须以串级的方式安装若干光学传感器。此外， 在光学传感器安装在结构的承受结构旋转的点上的所有情况下，位移信号将受到该旋转影 响，且为了得到目标相对位移信号，结构的旋转需要测量，这不是个简单的任务。另外，用于 使用光学传感器测量中高层建筑的基部与顶部之间的相对位移的解决方案可能比本专利技术 在此提出的方案需要更大的安装空间。 在专利US2011/0029276A1 中，不同的传感器，如倾角计、陀螺仪以及加速 计，用于确定静止或运动的结构一一比如建筑物、飞行器或轮船一一的实时扭曲。因此，结 构的特定点的扭曲被测量，但是结构的两个不同点之间的相对位移不被测量，此为是该专 利的目的。 在专利101975568A【11】中，示出了一种使用倾角计实时测量的方法。因此，测量 了不同点的倾斜，但不测量结构的两个不同点之间的相对位移，这是本专利的目的。 在专利200920033350. 2中，示出了通过使用多个倾角计的实时建筑物结构 测量方法。因此，结构的特定点的倾斜被测量，但结构的两个不同点之间的相对位移不被测 量，这是该专利的目的。 在专利JP2001040906(A) 中，提出了主动地震运动消除装置的实时控制系 统。因此，专利专注于用于任何类型传感器的实时数据处理，而不如同本专利技术那样测量相对 位移。 此专利中示出的本专利技术提供了上述问题的解决方案，S卩，如何准确地并且经济地 实时地测量结构的相对位移，从而使用所测量的信号控制主动或半主动装置。本专利技术的优 点是系统需要相对较小的安装空间。例如，对于建筑物而言，系统可以被安装在电梯核心 内。 1.VictorH.S.KHOO,YamKhoonTOR,GerryONG.MonitoringofHighRise BuildingusingReal-TimeDifferentialGPS(使用实时差分GPS监控高层建筑 物），CongresoFIG2010悉尼，澳大利亚. 2.IwaoMatsuya,RyotaTomishi,MayaSato等.DevelopmentofLateral DisplacementSensorforReal-TimeDetectionofStructuralDamage(用于结构损坏 实时检测的横向位移检测器的发展），IEEJTransactionsonElectricalandElectronic Engineering2011 ；6:266 - 272 3.Jong-WoongPark,Jong-JaeLee,Hyung-JoJung,HyunMyung.Vision-based displacementmeasurementmethodforhigh-risebuildingstructuresusing partitioningapproach(使用分割法的用于高层建筑结构的基于视觉的位移测量方 法）本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种轴向元件(1)(缆线、绳、片等)，所述轴向元件(1)在结构(2)的两个点之间安装并且预加应力，以通过测量所述轴向元件(1)的与所述结构之间所夹的旋转角来获得这两个点之间的实时位移；实时获得的位移能够基于下述情形：由地震、风、机器、人、车辆或其他原因产生的自然或人为的结构振动。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：勒内·曾普，胡安·卡洛斯·德拉莱拉，
申请(专利权)人：智利天主教教皇大学，
类型：发明
国别省市：智利;CL
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