【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁应变测量领域，尤其是振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法。
技术介绍
1、桥梁是交通系统的重要基础设施，建造成本高，使用寿命长，结构安全水平对社会经济影响大。但是，桥梁主要构建的材料性能是有限的，一旦其应变超过工程许用值，桥梁结构就会劣化，从而带来安全隐患和财产损失，因此，桥梁应变监测对避免结构失稳破坏至关重要。
2、随着物联网和智慧城市在中国普及，应变传感器被广泛用于桥梁结构健康监测。其中，振弦式应变传感器的应用在近年来取得长足发展。振弦式应变传感器是一种基于弦或梁的振动频率与应变成正比的原理的，常用于测量应变或力的传感器。对于长期服役桥梁来说，振弦式应变传感器数据准确性、真实性、量值可溯源性，对保障行业关键参量的精确监测具有重要意义。
3、尽管在近三十余年的结构监测技术发展历程中，振弦式应变传感器的理论体系及量值溯源技术趋于成熟，但各种环境因素对振弦式应变传感器全寿命周期影响机理的研究仍处于起步阶段。近年来，国内外学者针对温度、湿度、磁场强度等环境因素影响开展了相应的理论及模型研究，取得了量值重复性高的理想成果，然而对锈蚀影响机理下的振弦式应变传感器的研究依然存在不足。
技术实现思路
1、基于现有技术的不足以及实际应用的需求，本专利技术提供了一种振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，旨在解决振弦式应变传感器由于锈蚀因素导致测量不准确的问题。
2、本专利技术所提供的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，包括如
3、可选地，所述振弦式应变传感器所测量的应变测量值，满足如下模型：，其中，表示振弦式应变传感器应变测量值，表示振弦式应变传感器中振弦的单位线密度，表示振弦弦长，表示振弦的弹性模量，表示振弦的当前振动频率，表示振弦的初始振动频率。本可选项提供了一个基本的应变测量模型，用于表征振弦式应变传感器的测量结果。
4、可选地，温度补偿后的应变测量值，满足如下模型：，其中，表示温度补偿后振弦式应变传感器应变测量值，表示振弦式应变传感器中振弦的单位线密度，表示振弦弦长，表示振弦的弹性模量，表示振弦的当前振动频率，表示振弦的初始振动频率，表示目标桥梁的热膨胀系数，表示振弦的热膨胀系数，表示初始时刻至当前时刻的温度变化量。本可选项考虑了温度变化对传感器性能的影响，通过进一步引入温度补偿，消除了温度变化对振弦式应变传感器的影响，从而增强了测量准确性。
5、可选地，所述根据所述目标桥梁的结构参数，构建目标桥梁的锈蚀模态频率补偿模型，包括如下步骤：确定目标桥梁的结构参数，并利用目标桥梁的结构参数表征振弦式应变传感器所测得的一阶模态频率；分解目标桥梁的等效模量，并获取在锈蚀工况下钢筋的损伤系数；基于在锈蚀工况下的一阶模态频率和未受锈蚀的一阶模态频率，结合所述分解结果和损伤系数，构建目标桥梁的锈蚀模态频率补偿模型。本可选项提供了构建锈蚀模态频率补偿模型的详细方法和步骤，所构建的模型可用于更准确地校正应变传感器测量值，从而提高结构健康监测的精确性，尤其在涉及锈蚀情况下，为提高桥梁安全性提供了重要工具。
6、可选地，所述一阶模态频率，满足如下模型：，其中，表示目标桥梁的等效模量，表示目标桥梁的惯性矩，表示目标桥梁的单位长度对应的质量密度，表示目标桥梁的跨径。
7、可选地，所述分解结果，包括如下模型：，其中，表示目标桥梁的等效模量，表示目标桥梁的配筋率，表示钢筋的等效模量，表示混凝土的等效模量
8、可选地，所述损伤系数，满足如下模型：，其中，表示钢筋的损伤系数，表示在锈蚀工况下钢筋的等效模量，表示未受锈蚀作用的钢筋的等效模量。
9、可选地，所述目标桥梁的应变实际值满足如下模型：，其中，表示基于锈蚀模态频率补偿后的目标桥梁的应变实际值，表示振弦式应变传感器中振弦的单位线密度，表示振弦弦长，表示振弦的弹性模量，表示振弦的当前振动频率，表示振弦的初始振动频率，表示目标桥梁的惯性矩，表示目标桥梁的单位长度对应的质量密度，表示目标桥梁的跨径，表示目标桥梁的配筋率，表示钢筋的损伤系数，表示钢筋的等效模量。本可选项所提供的应变实际值的模型，通过考虑锈蚀模态频率对应变的影响，来校正振弦式应变传感器的测量值，以获取基于锈蚀模态频率补偿后的应变实际值，进而提高了应变测量的准确性。
10、可选地，所述目标桥梁的应变实际值满足如下模型：，其中，表示基于温度补偿以及锈蚀模态频率补偿后的目标桥梁的应变实际值，表示振弦式应变传感器中振弦的单位线密度，表示振弦弦长，表示振弦的弹性模量，表示振弦的当前振动频率，表示振弦的初始振动频率，表示目标桥梁的热膨胀系数，表示振弦的热膨胀系数，表示初始时刻至当前时刻的温度变化量，表示目标桥梁的惯性矩，表示目标桥梁的单位长度对应的质量密度，表示目标桥梁的跨径，表示目标桥梁的配筋率，表示钢筋的损伤系数，表示钢筋的等效模量。本可选项所提供的应变实际值的模型，结合了锈蚀模态频率和温度补偿，以校正振弦式应变传感器的测量值，以获取基于锈蚀模态频率补偿后以及温度补偿后的应变实际值。这种综合模型的应用，有助于提高桥梁结构监测的精确性，确保结构的安全性和可靠性，尤其在考虑了锈蚀和温度变化等因素的情况下。
11、可选地，所述振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法适用于振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿系统；所述振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿系统包括输入设备、处理器、存储器和输出设备，所述输入设备、所述处理器、所述存储器和所述输出设备相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行上述的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法。本专利技术所提供的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿系统，通过整合输入设备、处理器、存储器和输出设备，使其能够有效地应用振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，并且能够自动化地监测并修正桥梁结构的应变测量值。振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿系统的应用，有助于提高桥梁结构监测的准确性和可靠性，以确保基础设施的长期安全性。
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1.振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，其特征在于，所述振弦式应变传感器所测量的应变测量值，满足如下模型：，其中，表示振弦式应变传感器应变测量值，表示振弦式应变传感器中振弦的单位线密度，表示振弦弦长，表示振弦的弹性模量，表示振弦的当前振动频率，表示振弦的初始振动频率。
3.根据权利要求2所述的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，其特征在于，温度补偿后的应变测量值，满足如下模型：，其中，表示温度补偿后振弦式应变传感器应变测量值，表示振弦式应变传感器中振弦的单位线密度，表示振弦弦长，表示振弦的弹性模量，表示振弦的当前振动频率，表示振弦的初始振动频率，表示目标桥梁的热膨胀系数，表示振弦的热膨胀系数，表示初始时刻至当前时刻的温度变化量。
4.根据权利要求1所述的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，其特征在于，所述根据所述目标桥梁的结构参数，构建目标桥梁的锈蚀模态频率补偿模型，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的振弦式传
6.根据权利要求5所述的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，其特征在于，所述分解结果，包括如下模型：，其中，表示目标桥梁的等效模量，表示目标桥梁的配筋率，表示钢筋的等效模量，表示混凝土的等效模量
7.根据权利要求6所述的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，其特征在于，所述损伤系数，满足如下模型：，其中，表示钢筋的损伤系数，表示在锈蚀工况下钢筋的等效模量，表示未受锈蚀作用的钢筋的等效模量。
8.根据权利要求2所述的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，其特征在于，所述目标桥梁的应变实际值满足如下模型：，其中，表示基于锈蚀模态频率补偿后的目标桥梁的应变实际值，表示振弦式应变传感器中振弦的单位线密度，表示振弦弦长，表示振弦的弹性模量，表示振弦的当前振动频率，表示振弦的初始振动频率，表示目标桥梁的惯性矩，表示目标桥梁的单位长度对应的质量密度，表示目标桥梁的跨径，表示目标桥梁的配筋率，表示钢筋的损伤系数，表示钢筋的等效模量。
9.根据权利要求3所述的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，其特征在于，所述目标桥梁的应变实际值满足如下模型：，其中，表示基于温度补偿以及锈蚀模态频率补偿后的目标桥梁的应变实际值，表示振弦式应变传感器中振弦的单位线密度，表示振弦弦长，表示振弦的弹性模量，表示振弦的当前振动频率，表示振弦的初始振动频率，表示目标桥梁的热膨胀系数，表示振弦的热膨胀系数，表示初始时刻至当前时刻的温度变化量，表示目标桥梁的惯性矩，表示目标桥梁的单位长度对应的质量密度，表示目标桥梁的跨径，表示目标桥梁的配筋率，表示钢筋的损伤系数，表示钢筋的等效模量。
10.根据权利要求1-9任一项所述的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，其特征在于，所述振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法适用于振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿系统；
...【技术特征摘要】
1.振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，其特征在于，所述振弦式应变传感器所测量的应变测量值，满足如下模型：，其中，表示振弦式应变传感器应变测量值，表示振弦式应变传感器中振弦的单位线密度，表示振弦弦长，表示振弦的弹性模量，表示振弦的当前振动频率，表示振弦的初始振动频率。
3.根据权利要求2所述的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，其特征在于，温度补偿后的应变测量值，满足如下模型：，其中，表示温度补偿后振弦式应变传感器应变测量值，表示振弦式应变传感器中振弦的单位线密度，表示振弦弦长，表示振弦的弹性模量，表示振弦的当前振动频率，表示振弦的初始振动频率，表示目标桥梁的热膨胀系数，表示振弦的热膨胀系数，表示初始时刻至当前时刻的温度变化量。
4.根据权利要求1所述的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，其特征在于，所述根据所述目标桥梁的结构参数，构建目标桥梁的锈蚀模态频率补偿模型，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，其特征在于，所述一阶模态频率，满足如下模型：，其中，表示目标桥梁的等效模量，表示目标桥梁的惯性矩，表示目标桥梁的单位长度对应的质量密度，表示目标桥梁的跨径。
6.根据权利要求5所述的振弦式传感器锈蚀工况测值的频率损失补偿方法，其特征在于，所述分解结果，包括如下模型：，其中，表示目标桥梁的等效模量，表示目标桥梁的配筋率，表示钢筋的等效模量，表示混凝土的等效模量
<...【专利技术属性】
技术研发人员：唐煜，彭璐，冯笑凡，王会峰，张建军，崔建军，郭威佐，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：
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