激光多普勒测振技术在索力测量中的应用

本文主要探讨了基于激光多普勒测振技术的索力测量系统的设计与研究，特别是针对桥梁斜拉索的索力监测。激光多普勒测振技术利用光的多普勒效应来非接触地测量物体振动的速度，具有高精度、抗干扰性强和灵活性高等优势。在桥梁工程中，准确测量拉索的索力对于确保结构安全至关重要。 文章首先分析了外差式声光移频激光多普勒测振系统的频率稳定特性，提出了一种由直接数字频率合成（DDS）驱动的串行双移频器构成的外差式激光多普勒测振计。这种设计提高了系统的频率稳定度，能有效消除环境振动带来的干扰。为了进一步提升测量性能，采用了自适应滤波器来处理测振系统中的噪声，确保数据的准确性。 实验部分，作者利用自行研制的低频测振系统进行了实验，证实了基于DDS的移频系统具有出色的频率稳定性，测振计的本底噪声分布平坦，同时测振系统具备良好的抗震性能和高分辨率。这些特性使得该系统适用于工程现场的快速索力测量，尤其是在需要获取低频振动信息的情况下。 传统的方法，如使用速度或加速度传感器进行接触式测量，虽然广泛应用，但在某些情况下可能受到限制或影响测量精度。相比之下，激光多普勒测振技术能实现远距离、非接触测量，尤其适合在复杂环境中测量微弱振动。此外，该技术的发展不仅限于声光通信研究，还在军事领域得到了应用，如美国海军的研究表明其在水下通信中的潜力。 在桥梁索力测量领域，由于对低频振动信息的需求，对激光多普勒测振系统的频率稳定性和分辨率有更高的标准。通常的双路移频器系统存在的噪声差异问题限制了其在工程应用中的表现。本文提出的新型设计解决了这一问题，为桥梁斜拉索的索力测量提供了一种更高效、精确的解决方案。 这项研究为激光多普勒测振技术在桥梁索力测量中的应用开辟了新的途径，有助于提高监测效率和准确性，保障桥梁结构的安全。通过不断优化和改进，激光多普勒测振技术有望在未来成为桥梁健康监测的标准工具之一。