施工技术
CONSTＲUCTIONTECHNOLOGY2019
年 6月
第
48 卷增刊
云纹光栅法监测钢结构变形的试验探究
黎洪安
(中建四局第五建筑工程有限公司 ，广东深圳 518000 )
［摘要 ］云纹光栅是一种可以全位移场测量的光测力学方法 。通过设计实验方案 ，用 600DPI 型光栅对 Q345 钢材进
行标定
，给出了实验标定公式 。实验表明云纹光栅对钢结构的测量是可行 、有 效 的 。运 用 Matlab 软件对实验得到
的云纹图像进行编程处理
，实现了对云纹条纹数目和位置信息的自动判读 ，载荷和应力的自动输出 。说 明 运 用
Matlab 对云纹条纹的处理是快键 、精准 、有效的 。
［关键词 ］云纹光栅 ;Matlab ;条纹识别
［中图分类号 ］TU758 ［文献标识码 ］A ［文章编号 ］1002-8498 (2019 )S1-1286-06
ExperimentalInquiryonDeformationMonitoringofSteelStructure
byMoireGrating
LIHongan
(ChinaConstructionFourthBureauFifthConstructionEngineeringCo .，Ltd .，Shenzhen ，Guangdong 518000 ，China )
Abstract :Moiregratingisafulldisplacementfieldmeasurementmethodofopticalmechanics.Basedontheexperiment
plan
，thetype345steelwascalibratedwith600DPIgratingandtheexperimentalcalibrationformulawasgiven.Experiment
showsmoiregratingforthemeasurementofsteelstructureiseffectiveandfeasible.UsingMatlabsoftwaretoprocessallthe
moireimagesfromthetest
，theautomaticinterpretationofthenumberandpositionofmoirefringeisrealized ，andsoisthe
automaticoutputofloadandstress.ThatmeansusingMatlabsoftwaretoprocessthemoireimageisfast
，accurateandef-
fective.
Keywords :moiregrating ;Matlab ;fringerecognition
［作者简介 ］黎洪安 ，工程师 ，经济师 ，E-mail :1043471611@qq．com ［收稿日期 ］2019-01-17
0 引言
能否对钢结构进行有效监测 ，直接关系到钢结
构能否安全地为 我 们 服 务
。 近 年 来 ，随 着 钢 结 构 工
程的不断兴起
，钢结构监测技术也在不断发展创新 ，
许多技术 相 继 走 向 完 善 和 成 熟 。 在钢结构监测领
域
，目前应用最广 、发展最完善的测量方法是应变电
测技术
，但该技术为单点测量 ，受温度和电磁干扰较
大
，电源线的移动都可能使应变示数发生变化 。 钢
结构监测领域另一种常用的监测技术是振弦传感技
术
，其具有结构简 单 、坚 固 耐 用 、抗干扰能力强等优
势
，但该技术同样也只能单点测量 ，且存在对制造工
艺要求高
、使用寿命短 、性能不够完善等缺点 。 云纹
光栅法具有 制 作 工 艺 简 单
，不 受 电 磁 干 扰 ，实 时 性
好
，全场分析 ，无零 漂 等 优 点 ，可以克服电测法和振
弦法单点测量的缺点
，可能是对钢结构进行有效监
测的方法
。
1 试验设计
钢结构所用到的钢型号有许多种 ，但 一 般 钢 的力学性质都比较类似
，因此可以通过对一种型号钢
的标定来验证云纹光栅对钢结构监测的可行性
。 于
是
，试验选择一种常用于建筑 、桥梁等结构的低合金
钢
Q345 钢作为试验 材 料 ，如果云纹光栅能对 Q345
钢进行有效标定 ，那么就可以用类似的方法对其它
型号钢材甚至其它类似材料进行标定
，从 而 实 现 云
纹光栅对这些材料制备成的结构的有效监测
。
1.1 试验设计思路
由文献 ［1］知 ，在微小变形的情况下 ，如果参考
栅和试件栅在试件发生变形前是平行的
，即 θ=
0 ;
若同时试件栅和参考栅的节距相等 ，即 失 陪 系 数 λ
=
0 。 若用表示试件栅和参考栅的节距 ，拉伸时相邻
两条纹间的级数差
Mxx=
1 ，因此有 :
εx=p
δx (1)
式中 :εx为 x方 向 的 应 变 ;δx为相邻两条纹在 x轴
上的距离
;p为试件栅和参
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