TDR装置研制与其在岩土变形分布式探测中的应用研究

发布时间：2017-04-27 12:05

  本文关键词：TDR装置研制与其在岩土变形分布式探测中的应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：常见的岩土类灾害有山体滑坡、泥石流等,对人民的生命财产安全造成了巨大的威胁。岩土类灾害在发生之前都伴随着不同程度的岩土变形,监测岩土变形是预防和研究岩土类灾害的重要途径,广大科研工作者研发了许多岩土类灾害监测技术,比如GPS测量技术、自动全站仪观测技术、光纤传感技术、拉线式传感技术和同轴电缆时域反射测量技术等。针对以上几种监测技术的不足,本课题提出了一种新型岩土变形测量方法,该方法是将螺旋平行传输线与TDR(时域反射)技术结合形成的一种新型岩土变形测量技术。设计了变形分布式测量标定系统,该系统由螺旋平行传输线、时域反射装置、拉伸装置与上位机软件构成,研制了时域反射装置,该装置由窄脉冲发生电路、返回波信号调理电路和高速采样模块构成。运用拉伸装置分别对162cm螺旋平行传输线进行整体拉伸与对500cm螺旋平行传输线进行定位拉伸,同时运用时域反射装置对被拉伸的螺旋平行传输线进行测量,并运用偏最小二乘法分别对两组测量数据进行建模,由上位机软件显示预测结果。结合以上两个实验,对螺旋线进行了分布式测量实验,精确的预测了各测试点的形变位置与形变量。实验结果说明本课题提出的测量方法能够对螺旋平行传输线的拉伸量和拉伸位置进行准确预测,该方法解决了点式测量“测处未变,变处未测”的不足,并具有比光纤测斜方法更大的测量范围。
【关键词】：岩土变形 时域反射 螺旋平行传输线 偏最小二乘算法
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU433;TU415
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• abstract7-14
• 1 绪论14-25
• 1.1 研究背景及意义14-16
• 1.2 岩土变形监测技术发展以及现状16-22
• 1.2.1 GPS测量技术16-17
• 1.2.2 自动全站仪监测技术17-18
• 1.2.3 拉线式传感技术18-19
• 1.2.4 分布式光纤传感技术19-20
• 1.2.5 同轴电缆时域反射测量技术20-21
• 1.2.6 国内外研究存在的主要问题21-22
• 1.3 课题研究内容与技术路线22-24
• 1.3.1 研究内容22-23
• 1.3.2 技术路线23-24
• 1.4 本章小结24-25
• 2 岩土大变形分布式测量系统与方法25-42
• 2.1 基于时域反射技术的螺旋平行传输线测量原理25-35
• 2.1.1 时域反射技术测量原理25-30
• 2.1.2 螺旋平行传输线结构与相关电磁特性30-35
• 2.2 变形分布式测量标定系统设计35-38
• 2.2.1 变形分布式测量系统36-37
• 2.2.2 拉伸装置设计37-38
• 2.3 数据挖掘方法38-41
• 2.3.1 预处理算法38-39
• 2.3.2 建模算法39-41
• 2.4 本章小结41-42
• 3 时域反射装置研究42-63
• 3.1 可编程逻辑器件模块43-47
• 3.2 窄脉冲发生模块47-54
• 3.2.1 窄脉冲发生方案选取47-50
• 3.2.2 基于FPGA的窄脉冲发生模块50-54
• 3.3 回波调理电路54-57
• 3.3.1 变压器耦合电路54-56
• 3.3.2 高频信号放大电路56-57
• 3.4 基于AD9280的高速采样模块57-62
• 3.4.1 等效时间采样原理57-59
• 3.4.2 等效采样系统59-62
• 3.5 本章小结62-63
• 4 上位机软件设计63-68
• 4.1 上位机开发语言简介63-64
• 4.2 上位机软件处理数据流程64-65
• 4.3 人机界面显示65-67
• 4.4 本章小结67-68
• 5 实验与数据分析68-75
• 5.1 实验方法介绍68-69
• 5.2 整体拉伸实验与分析69-71
• 5.3 定位拉伸实验与分析71-73
• 5.4 分布式测量实验与分析73-74
• 5.5 螺旋平行传输线与岩土耦合方法74
• 5.6 本章小结74-75
• 6 全文总结及后续展望75-77
• 6.1 全文总结75-76
• 6.2 后期展望76-77
• 参考文献77-80
• 作者简介80

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本文编号：330566