CN114509017B - 针对大长细比构造物的变形测量方法、电子设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种针对大长细比构造物的变形测量方法、电子设备及介质。该方法可以包括：在被测构造物与测量弯曲变形的同方向侧面设置多个应变传感器；确定应变传感器与被测目标的中轴线的距离；建立应变和变形的表达式；根据应变传感器的数据，建立测量矩阵；根据表达式与测量矩阵，计算每一个应变传感器位置的变形。本发明通过测量应变，并对应变数据处理，可以得到高准确度的弯曲变形。
Description
技术领域
本发明涉及工程测量领域，更具体地，涉及一种针对大长细比构造物的变形测量方法、电子设备及介质。
背景技术
大长细比的构造物越来越多，例如无人机，大跨度桥梁，高耸建筑、塔架等。通过变形监测构造物的力学性能是一个比较好的选项，但是在某些场景直接测量变形非常困难。
因此，有必要开发一种针对大长细比构造物的变形测量方法、电子设备及介质。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种针对大长细比构造物的变形测量方法、电子设备及介质，其能够通过测量应变，并对应变数据处理，可以得到高准确度的弯曲变形。
第一方面，本公开实施例提供了一种针对大长细比构造物的变形测量方法，包括：
在被测构造物与测量弯曲变形的同方向侧面设置多个应变传感器；
确定所述应变传感器与所述被测目标的中轴线的距离；
建立应变和变形的表达式；
根据所述应变传感器的数据，建立测量矩阵；
根据所述表达式与所述测量矩阵，计算每一个应变传感器位置的变形。
优选地，在所述被测构造物上与测量弯曲变形的同方向侧面等间距设粘贴多个应变传感器。
优选地，所述应变和变形的表达式为n×n的矩阵，其中，n为所述应变传感器的数量。
优选地，对于所述应变和变形的表达式的第k行，其第k列的值为1，第k+1列的值为-2，第k+2列的值为1，其余的值为0，其中，k≤n-2。
优选地，根据所述被测构造物变形为0处对应的应变传感器的序号确定所述应变和变形的表达式的第n-1、n行的值。
优选地，若所述被测构造物仅有一个应变传感器对应位置的变形值为0，其序号为m，m≤n-2，则将应变和变形的表达式的第n-1行、第m列与第m+2列的值分别置为1与-1，将第n行、第m+1列的值置为1，其余的值为0。
优选地，若所述被测构造物有两个应变传感器对应位置的变形值为0，其序号为p、q，p＜q，则将应变和变形的表达式的第n-1行、第p列与第n行、第q列的值分别置为1，其余的值为0。
优选地，通过公式(1)计算每一个应变传感器位置的变形：
V＝T-1Ф (1)
其中，V为变形矩阵，vi为第i个应变传感器位置的变形，T为应变和变形的表达式，Ф为测量矩阵，/>ai为第i个应变传感器的数据，/>L为应变传感器之间的间隔，εi为第i个应变传感器的测量值，yi为第i个应变传感器距离中轴线的距离。
作为本公开实施例的一种具体实现方式，
第二方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：
存储器，存储有可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现所述的针对大长细比构造物的变形测量方法。
第三方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的针对大长细比构造物的变形测量方法。
其有益效果在于：
(1)采用应变测量构造物变形，降低了测量难度；
(2)采用矩阵算法，矩阵构造简单明白，容易扩展，便于实时测量；
(3)算法中各变量容易测量，物理明确，易于工程实现。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的针对大长细比构造物的变形测量方法的步骤的流程图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的传感器等间隔粘贴的示意图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
实施例1
图1示出了根据本发明的一个实施例的针对大长细比构造物的变形测量方法的步骤的流程图。
如图1所示，该针对大长细比构造物的变形测量方法包括：步骤101，在被测构造物与测量弯曲变形的同方向侧面设置多个应变传感器；步骤102，确定应变传感器与被测目标的中轴线的距离；步骤103，建立应变和变形的表达式；步骤104，根据应变传感器的数据，建立测量矩阵；步骤105，根据表达式与测量矩阵，计算每一个应变传感器位置的变形。
在一个示例中，在被测构造物上与测量弯曲变形的同方向侧面等间距设粘贴多个应变传感器。
在一个示例中，应变和变形的表达式为n×n的矩阵，其中，n为应变传感器的数量。
在一个示例中，对于应变和变形的表达式的第k行，其第k列的值为1，第k+1列的值为-2，第k+2列的值为1，其余的值为0，其中，k≤n-2。
在一个示例中，根据被测构造物变形为0处对应的应变传感器的序号确定应变和变形的表达式的第n-1、n行的值。
在一个示例中，若被测构造物仅有一个应变传感器对应位置的变形值为0，其序号为m，m≤n-2，则将应变和变形的表达式的第n-1行、第m列与第m+2列的值分别置为1与-1，将第n行、第m+1列的值置为1，其余的值为0。
在一个示例中，若被测构造物有两个应变传感器对应位置的变形值为0，其序号为p、q，p＜q，则将应变和变形的表达式的第n-1行、第p列与第n行、第q列的值分别置为1，其余的值为0。
在一个示例中，通过公式(1)计算每一个应变传感器位置的变形：
V＝T-1Ф (1)
其中，V为变形矩阵，vi为第i个应变传感器位置的变形，T为应变和变形的表达式，Ф为测量矩阵，/>ai为第i个应变传感器的数据，/>L为应变传感器之间的间隔，εi为第i个应变传感器的测量值，yi为第i个应变传感器距离中轴线的距离。
图2示出了根据本发明的一个实施例的传感器等间隔粘贴的示意图。
具体地，在圆形机翼主梁上等间隔粘贴10个光纤光栅传感器(FBG)，由于要测量向上弯曲变形，所以传感器粘贴在下表面，间隔距离L，粘贴位置从端头开始，如图2所示；
通过测量机翼主梁各传感器对应位置的半径，用公式构造应变测量矩阵
构造应变和变形的表达式为矩阵T，圆形机翼主梁上第3个应变传感器对应位置的变形值为0，则将矩阵T的第9行、第3列与第5列的值分别置为1与-1，将第10行、第4列的值置为1，其余的值为0，则矩阵T为：
通过公式(1)求解出各应变传感器处的变形V。测量精度随应变传感器增加而提高，设置10个应变传感器时，误差＜0.1％，因此测量精度高。
实施例2
本公开提供一种电子设备包括，该电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，处理器运行存储器中的可执行指令，以实现上述针对大长细比构造物的变形测量方法。
根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。
该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。
该处理器可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。
本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。
有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。
实施例3
本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的针对大长细比构造物的变形测量方法。
根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全部或部分步骤。
上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质(例如：CD－ROM和DVD)、磁光存储介质(例如：MO)、磁存储介质(例如：磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体(例如：存储卡)和具有内置ROM的媒体(例如：ROM盒)。
本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (9)
1.一种针对大长细比构造物的变形测量方法，其特征在于，包括：
在被测构造物与测量弯曲变形的同方向侧面设置多个应变传感器；
确定所述应变传感器与所述被测目标的中轴线的距离；
建立应变和变形的表达式；
根据所述应变传感器的数据，建立测量矩阵；
根据所述表达式与所述测量矩阵，计算每一个应变传感器位置的变形；
其中，通过公式(1)计算每一个应变传感器位置的变形：
V＝T-1Ф (1)
其中，V为变形矩阵，vi为第i个应变传感器位置的变形，T为应变和变形的表达式，Ф为测量矩阵，/>ai为第i个应变传感器的数据，/>L为应变传感器之间的间隔，εi为第i个应变传感器的测量值，yi为第i个应变传感器距离中轴线的距离。
2.根据权利要求1所述的针对大长细比构造物的变形测量方法，其中，在所述被测构造物上与测量弯曲变形的同方向侧面等间距设粘贴多个应变传感器。
3.根据权利要求2所述的针对大长细比构造物的变形测量方法，其中，所述应变和变形的表达式为n×n的矩阵，其中，n为所述应变传感器的数量。
4.根据权利要求3所述的针对大长细比构造物的变形测量方法，其中，对于所述应变和变形的表达式的第k行，其第k列的值为1，第k+1列的值为-2，第k+2列的值为1，其余的值为0，其中，k≤n-2。
5.根据权利要求3所述的针对大长细比构造物的变形测量方法，其中，根据所述被测构造物变形为0处对应的应变传感器的序号确定所述应变和变形的表达式的第n-1、n行的值。
6.根据权利要求5所述的针对大长细比构造物的变形测量方法，其中，若所述被测构造物仅有一个应变传感器对应位置的变形值为0，其序号为m，m≤n-2，则将应变和变形的表达式的第n-1行、第m列与第m+2列的值分别置为1与-1，将第n行、第m+1列的值置为1，其余的值为0。
7.根据权利要求5所述的针对大长细比构造物的变形测量方法，其中，若所述被测构造物有两个应变传感器对应位置的变形值为0，其序号为p、q，p＜q，则将应变和变形的表达式的第n-1行、第p列与第n行、第q列的值分别置为1，其余的值为0。
8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
存储器，存储有可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现权利要求1-7中任一项所述的针对大长细比构造物的变形测量方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的针对大长细比构造物的变形测量方法。
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