0 引言

    管道、桥梁、高层建筑等大型结构在运营期间，因环境、操作等因素产生的振动会加剧结构自身的疲劳与磨损，甚至直接导致结构严重损坏。若能实时、清晰、直观地监测结构的振动位移和形变，对掌握结构健康状态具有重要意义[1-2]。常见的分布式位移或形变的重构方法有模态法、Ko法和曲率法等[3]。模态法基于模态叠加原理，根据力学关系求出应变到位移的转换矩阵，然后通过使用这个矩阵来计算全场位移[4-6]。但是，该方法的精度易受传感器的布置方式、仿真建模和模态分析过程准确性的影响。Ko法基于经典梁理论，通过测量结构表面有限点的应变值，结合位移计算公式得到对应位置的变形量[7-8]。然而，该方法对简支梁的位移场重构效果存在较大误差。曲率法从曲线的几何关系出发，根据应变信息计算出曲率信息，利用多点曲率信息估计曲线的形状[9-10]。虽然该方法计算简便、实时性好，但是随着采样点的增加，几何变换引入的累积误差会不断增大，难以保证重构的精度。

    结构形变（位移分布）的重构算法都需要利用结构表面若干位置处的应变传感器测量值。应变传感器包括电传感器和光纤传感器两大类。与传统的电传感器[11-13]相比，光纤布喇格光栅（FBG）具有抗电磁干扰、传输损耗低、便于组建不同形式的传感器网络等优势，已经成为当前振动形态监测领域的重要器件[14-17]。因此，本文提出一种基于FBG传感器阵列反演结构振动位移的监测方法，先后采用曲线重构算法和卡尔曼滤波算法将振动结构的应变、加速度信息转换成分布式位移进行监测。

3 结束语

    本文提出了一种使用曲线重构算法和卡尔曼滤波算法监测结构振动位移形变的方法。该方法采用FBG传感器阵列构成正交传感网络，重构结构表面的连续分布式位移，并结合某点的FBG加速度计数据进行卡尔曼滤波融合，以提高局部测点的测量精度。实验结果表明：与传统的曲线重构算法相比，本文方法提高了位移测量精度，稳定性好，可实时重构出监测结构任意时刻的振动形态，悬臂铝板和简支管道的振动位移重构相对均方根误差分别小于5.5%和7%。