【儀表網(wǎng) 儀表科普】為加快對地震后建筑物受損程度的評估，提供有關(guān)建筑物損壞的可靠信息，2015年，美國加州勞倫斯伯克利國家實驗室科學家和工程師開發(fā)出一種可有效測量建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部搖擺程度的光學辦法。不同于常規(guī)的加速度傳感器物理測量方法，該方法通過采用離散二極管位置傳感器這一新型光學傳感器，可快速確定建筑物的受損程度。
美國震后受損建筑物，新聞資料圖
建筑物位移，是評估震后建筑物受損程度的關(guān)鍵參數(shù)據(jù)。不過，目前還沒有辦法能準確直接地測量建筑物之間的位移。如果按照常規(guī)的辦法，測量建筑物位移，工程師們會在固定高度和位置安裝加速度傳感器，以確保施加在震動建筑物上多個方向上的受力數(shù)據(jù)。
但是，由于加速度傳感器的頻率限制，處理加速度數(shù)據(jù)復雜且耗時，加之常用的振動加速度傳感器系統(tǒng)價格較高。因此，加速度傳感器測量辦法雖然典型但實際應用較少。
美國工程師們創(chuàng)建的離散二極管位置傳感器(DDPS)辦法，則基于光學傳感器原理，系統(tǒng)由安裝于某一層建筑物的激光器，和相鄰建筑物樓層的矩形光敏光電二極管陣列組成，該陣列可作為位置敏感探測器使用。
DDPS系統(tǒng)原理示意圖，圖片來自伯克利實驗室
該傳感器系統(tǒng)的工作原理是，激光器將激光束照射到相鄰樓層的位置敏感探測器上，這些光敏光電二極管陣列們可跟蹤入射激光束的位置。發(fā)生地震時，一旦建筑物發(fā)生搖晃，激光束便會在陣列中來回移動，由此可以提供兩個樓層相對于彼此橫向移動的電子記錄。一旦地震結(jié)束，技術(shù)人員可以查詢無線傳輸?shù)挠涗洠员懔⒓创_定建筑物是否超過其大結(jié)構(gòu)公差。如果沒有，則可以安全地重新進入。
據(jù)系統(tǒng)工程師介紹，根據(jù)該傳感器系統(tǒng)監(jiān)測到建筑物位移，可以快速確定建筑物的受損程度，讓建筑評估人員知道在哪里尋找潛在受損位置。特別是對于震后數(shù)百乃至上千座建筑物的評估來說，與耗時耗力的人工檢查辦法相比，該方法將有效較少評估時間，提升評估效率。
圖為美國地質(zhì)調(diào)查局科學家高度關(guān)注的海沃德斷層地帶。資料圖
據(jù)了解，2019年下半年，美國加州勞倫斯伯克利國家實驗室多層建筑中，將安裝部署這一新型光學傳感器系統(tǒng)。目前，DDPS系統(tǒng)經(jīng)過多次振動臺測試，可提供準確的讀數(shù)，并將安裝在該實驗室的多層建筑中。據(jù)悉，該實驗室毗鄰高度活躍的的海沃德斷層，該斷層長達83公里，是美國危險的斷層之一。該斷層地帶一旦發(fā)生地震，會引發(fā)該區(qū)域海平面上漲，整個舊金山灣區(qū)都將受到波及。
(原文標題：美國科學家利用光學傳感器評估地震后建筑物受損程度)
所有評論僅代表網(wǎng)友意見，與本站立場無關(guān)。