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激光传感器评估地震破坏

2019/11/05

总结:

利用激光传感器照射在特定接收器上测量房屋的偏移量。我们的激光传感器也可以用于类似的应用(比如多层结构的相对位移/倾斜量)

 

科学家开发了一种低成本,基于激光的传感器,可以监测并快速评估对建筑物的地震破坏,根据物理世界的一篇在线文章。

根据该文章,传感器被设计成安装在地震多发地区的多层建筑物中,并且可以确定建筑物中的地板是否相对于彼此移位。该传感器的发明者表示,该设备可以加速评估灾难发生后关键建筑物(如医院)的状况。

 

在地震期间,水平地面运动可以使多层建筑物的各个楼层相对于彼此侧向移位。这是工程师称之为“层间漂移”的现象。评估这种漂移是确保建筑物在地震后安全使用并确定所需结构修复工作的关键。

但到目前为止,评估建筑条件的方法既昂贵又耗时。传统方法使用加速度计,安装在建筑物周围的关键点,确定地震期间施加在结构上的力,然后计算漂移的程度。这种方法受到传感器频率限制的阻碍,并且在永久性结构损坏的情况下有时是不成功的。而且,加速度计在广泛的基础上实施起来很昂贵。

“到目前为止,还没有办法准确直接地测量建筑物之间的漂移,这是评估建筑物中地震需求的关键参数,” 劳伦斯伯克利国家实验室和内华达大学的说。  这个调查。  

作为回应,麦卡伦和他的同事一直在开发传感器 - 当放置在建筑物内时 - 可以直接快速地测量层间漂移,并可能将他们的发现转发给灾难响应中心。

他们的设备称为离散二极管位置传感器(DDPS),将激光从房间的天花板照射到地板上的传感器垫上。这种自主探测器包含一系列廉价的光敏二极管,通过测量激光束的位移,可以确定天花板在地震后相对于地板漂移的程度和方向。由此,工程师可以确定地震对建筑物完整性的影响。

“上一代DDPS比我们现在能够部署的系统要大得多,”McCallen说。“基于设计进步和经验教训,传感器的尺寸仅为原始传感器设计的四分之一,但在矩形阵列中交错排列92个二极管,因此激光束始终位于一个或多个二极管上。”

到目前为止,研究人员仅在实验室中对漂移传感器进行了测试,使设备在振动台上进行了三轮试验。但在接下来的几个月里,该团队将在劳伦斯伯克利国家实验室的多层建筑中安装传感器。该结构位于加利福尼亚海沃德断层带附近,该断层带是美国最具潜在危险的地震区之一。将来,这些设备可以安装在特别容易发生地震的地区的建筑物中。

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