光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)在高面板壩變形監(jiān)測中的應(yīng)用研究.pdf

1、現(xiàn)在我國水電開發(fā)多集中在西南地區(qū)，這些地區(qū)河道天然落差大，適合修建高壩大庫。由于這些地區(qū)屬地震高發(fā)區(qū)，經(jīng)濟不發(fā)達，交通閉塞，缺乏防滲材料，因此，混凝土面板堆石壩是首選壩型。修建大壩必須對其進行安全監(jiān)測，保證其安全運行，對于混凝土面板堆石壩壩體沉降和面板撓度能最直觀的反應(yīng)大壩的運行狀態(tài)，所以壩體沉降和面板撓度監(jiān)測是必不可少的項目。但是隨著壩高的增大，水管式沉降和測斜儀已經(jīng)很難滿足監(jiān)測的需求，而且這些常規(guī)儀器都是點式監(jiān)測，使用壽命很有限。因

2、此，必須開發(fā)一種更有效的監(jiān)測方法來解決這一實際工程問題。本文針對常規(guī)儀器在監(jiān)測中的不足和新型儀器光纖陀螺易受振動和漂移而影響測量精度的問題，提出一種光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)監(jiān)測大壩變形的方法，即利用光纖陀螺和加速度計組合測量物體的傾角值，再根據(jù)傾角的變化計算出壩體的變形。
　　本文首先研究了光纖陀螺和加速度計的測量誤差，精確的計算出本系統(tǒng)監(jiān)測大壩變形的監(jiān)測范圍和精度，其精度能達到毫米級。提出一種改進的監(jiān)測大壩變形的計算方法，將監(jiān)測過程中監(jiān)

3、測小車的運行速度以分段函數(shù)的形式給出，在一定程度上能解決監(jiān)測小車運行不勻速的問題。其次，研究光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)算法，簡單介紹了航天的捷聯(lián)解算算法。分析大壩變形監(jiān)測需要的測量元素，提出基于卡曼濾波融合的捷聯(lián)解算方法，主要通過卡曼濾波融合解算出測量的最優(yōu)傾角值。光纖陀螺和加速度計測量過程都會有噪聲，研究了小波分析的濾波降噪分析方法，針對本論文采用db3小波基進行濾波降噪效果最佳。第三，光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)監(jiān)測大壩變形的平臺實現(xiàn)，主要包括監(jiān)測管

4、道、監(jiān)測小車、光纖陀螺、加速度計、數(shù)據(jù)采集板、數(shù)據(jù)記錄儀、電源設(shè)備及軟件開發(fā)。介紹監(jiān)測管道的安裝埋設(shè)，監(jiān)測小車加工制造。主要研究低動態(tài)、高精度光纖陀螺，通過數(shù)據(jù)采集板實現(xiàn)光纖陀螺和加速度計的同步采樣和數(shù)據(jù)融合，融合后的測量數(shù)據(jù)實時的存儲到數(shù)據(jù)記錄儀中。軟件開發(fā)主要利用MATLAB這款數(shù)學(xué)軟件進行編程完成復(fù)雜的解算，最終解算出大壩變形值并繪制變形曲線。最后，通過現(xiàn)場實驗和數(shù)據(jù)分析，驗證了光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測大壩變形是可行的，測量穩(wěn)