- 開發了用于實時監測建筑物地震破壞的新激光傳感器技術
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2020/7/21
地震工程實驗室的技術人員Chad Lyttle正在研究一種傳感器陣列，該傳感器陣列用于監視建筑物的移動，以加快知情的響應決策以及與大地震后建筑物的安全評估，維修和重新使用有關的工作。
內華達大學，里諾大學和勞倫斯·伯克利國家實驗室正在開發和現場測試的新型光學傳感器技術和軟件發布后，可以更快地評估地震中受損的建筑物，橋梁和其他關鍵基礎設施的安全性和響應選項。
能源部核安全辦公室將繼續提供24萬美元的新資金，繼續進行開發。去年部署了基于激光的傳感器的原型。這筆新的贈款將推動基于光學的新技術的設計，該技術可直接測量兩個方向上的層間漂移（建筑物各樓層之間的位移）。層間位移是建筑物變形的基本量度，可通過多種方式評估建筑物的性能
“目前的傳感器和無線網絡設計已在我們的地震實驗室中完成，”工程學院地震工程實驗室的教授兼主任，伯克利實驗室能源地球科學部的高級科學家David McCallen說。“這項技術可以改變評估損失并快速響應地震的能力。我們正在努力推廣這項新技術。”
該系統旨在提供前所未有的能力，可在發生大地震后迅速確定設施的完整性，并在發生大地震后迅速做出有關建筑物安全評估，維修和重新使用的知情響應決策和工作。
建筑傳感器系統的圖形
勞倫斯伯克利國家實驗室正在進行現場測試，自2019年9月以來一直在一座多層建筑中進行連續運行，該建筑位于活躍的海沃德斷層約兩個城市街區，被認為是美國最危險的斷層之一。傳感器能夠捕獲建筑物對頻繁發生的小地震的響應。專有軟件允許工程師從內華達大學里諾地震工程實驗室綜合大樓的遠程新傳感器實驗室中檢查傳感器，下載數據并設置記錄級別。
該傳感器系統也將于今年夏天安裝在內華達州北部的一座橋立交橋上，以進一步驗證該技術的可行性。
負責這項研究合作的麥卡倫說：“對我們來說，部署是一個活躍的，活躍的測試平臺，這對于驗證現場性能至關重要。” “原型傳感器的測量結果顯示了出色的漂移測量結果。當前先進版本傳感器的更高的精確度使得漂移測量值僅在0.5毫米之內，因此建筑物系統的小幅度環境振動也可以用于建筑物計算機模型驗證和結構健康監測。”
該系統將為DOE提供前所未有的能力，使其能夠在地震發生后立即從任何異地位置確定關鍵設施的運營能力，并做出明智的時間決定性決策。
新一代光學傳感器正在設計，制造中，并將在內華達大學里諾地震工程實驗室進行測試。第一批原型機在世界知名的實驗室中通過其14英尺至14英尺液壓驅動的振動臺進行了測試，該振動臺在越來越復雜的結構系統上創建了逼真的計算機驅動的地震運動。
該儀器稱為離散二極管位置傳感器，包括一個微處理器和92個低成本的激光敏感二極管，用于測量入射激光的精確位置。該系統的其他組件是緊湊型低功率激光發生器，備用電源系統，可移動數據存儲和RF通信。
“以前的傳感器一代比我們現在能夠部署的系統要大得多，”麥卡倫說。“通過結合從前幾代系統中汲取的經驗教訓而獲得的設計功能，現在它已經是我們原始傳感器設計的四分之一。
該系統投射激光并感應光線照射到探測器的位置，從而測量結構漂移。利用小型的光敏光電二極管的幾何陣列，該傳感器能夠立即跟蹤激光束的位置。
地震工程實驗室經理帕特里克·拉普拉斯（Patrick Laplace）指出：“開發的傳感器套件利用了微處理器和無線通信技術的先進性，使得在時間和成本效益方面，傳感器系統設計的許多過去挑戰更加可實現。該傳感器系統的開發已充分考慮了與新興物聯網（IOT）的集成。”
使用伯克利實驗室進行的實驗的統計建模還將導致數據的建模更加準確，從而有助于建筑，橋梁和其他關鍵基礎設施的規劃和設計。
土木工程學院的教授Floriana Petrone表示，“ 智能基礎設施”正在成為土木工程應用中不可避免的范例，在結構中引入自我監控和自我報告的能力將為實現自我診斷結構提供機會，從而使時間得以實現。基于數據的關鍵決策，并降低了維護成本當前的傳感器和無線網絡代表了如何將智能基礎架構范例轉化為可部署的技術的示例，該技術為結構健康狀況監測和損壞檢測打開了新窗口應用程序。
來自內華達大學里諾工程學院的項目合作者包括戴維·麥卡倫（David McCallen）教授；Floriana助理教授；研究助理Patrick Laplace；和技術人員Chad Lyttle和Todd Lyttle在土木工程地震研究實驗室中心制造和部署GENIII傳感器。勞倫斯伯克利國家實驗室的合作者包括實驗室運營的Connie Lin和Bill Wright，負責傳感器的部署和現場測試。
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