使用 Ommatidia Q 系列激光多普勒测振仪监测桥梁挠度

迈向非接触式、远程、规模化的结构动力学测量与结构健康监测（SHM）

准确监测桥梁挠度和振动对于了解结构性能、疲劳行为和长期安全至关重要。传统方法（如应变计、加速度计和位移传感器）虽能提供局部信息，但需要接触式安装和表面处理，且往往会中断交通。

在 Ommatidia LiDAR，我们正通过 Q 系列激光多普勒测振仪 推动 非接触式桥梁监测 技术的发展。该系统结合了多通道相干传感和先进的光子集成技术，能够从安全的远程位置对整个桥跨的振动和位移进行同步 3D 测量。

通过 使用 Ommatidia Q 系列激光多普勒测振仪监测桥梁挠度，工程师现在可以在不中断运营的情况下实现现场规模的精密干涉测量。

技术洞察：从光学相干到结构动力学

该系统的核心在于 调频连续波 (FMCW) 干涉测量，这是一种基于激光的技术，通过扫频光源测量绝对距离和多普勒速度。
Q 系列传感器利用 大规模并行光子集成电路 (PIC) 实时分析 128 个光学通道。每个通道同时进行干涉测距和振动测量。

这种架构使系统能够提供：

• 在 50 米以上的范围内实现亚毫米级的位移分辨率

• 具有相干相位稳定性的数百个点的同步测量

• 适用于模态和瞬态响应分析的多千赫兹采样率

这些特性使 Q 系列激光多普勒测振仪 成为连续或荷载测试桥梁挠度监测的理想选择。

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现场测试：测量多跨公路桥的挠度

在最近的一次现场测试中，我们在西班牙特雷斯坎托斯的 Calle de la Hierbabuena 部署了一台 Q1s FMCW 激光多普勒测振仪，位于一座多跨公路桥下方（图 1）。
仅使用三脚架安装的传感器头、计算机和电池，在几分钟内就完成了设置。128 个激光通道沿桥面轴线对齐，以记录实时交通期间的挠度曲线。

谷歌地图视图（左）和桥梁图像（右）。使用 Ommatidia Q 系列激光多普勒测振仪的桥梁挠度监测设置。

测量配置。绿色虚线为视觉引导线。使用 Ommatidia Q 系列激光多普勒测振仪的桥梁挠度监测设置。

结果：实时桥梁挠度和振动数据

在实时交通测试期间，Deflection Guard™ 捕捉到了卡车经过时的桥梁挠度曲线。
记录的最大垂直挠度约为 0.3 mm。
以 40 kHz 频率获取的动态数据还支持详细的模态和瞬态振动分析。

Deflection Guard™ 界面显示桥梁的空载和加载状态。
软件界面显示卡车通过前后的桥梁挠度。

从荷载测试到数字孪生开发

收集的数据集构成了桥梁 数字孪生 的基础。
通过处理这些数据，工程师可以提取模态参数、频率响应函数以及阻尼或刚度指标。随着时间的推移，这些信息可以实现结构变化的视觉化，并在可见损伤发生前很久就检测到退化迹象。

近期进展包括：

• 针对大型或多跨桥梁的多单元同步

• 用于长期结构健康监测（SHM）的连续无人值守监测

• 自动化数据融合和仪表板集成，实现实时洞察

迈向可扩展的结构健康监测

本研究展示了 非接触式光学振动测量 如何补充或替代传统的桥梁仪器。
由于无需安装传感器，Q 系列激光多普勒测振仪 实现了快速部署、极低维护和连续覆盖，是现代基础设施管理的理想选择。

对于 结构动力学研究人员，它提供了一种验证模型和分析模态交互的新方法。
对于 土木和桥梁工程师，它提供了一个高效、现场就绪的工具，用于维护规划、寿命延长分析和事后评估。

随着 Ommatidia LiDAR 扩展到 铁路和公路监测 领域，Q 系列 继续通过更早的异常检测、更安全的检查和更智能的资产管理，重新定义光学 结构健康监测 (SHM)。

关于 Ommatidia LiDAR

Ommatidia LiDAR S.L. 设计并制造由光子集成电路驱动的先进 FMCW LiDAR 系统。
其 Q 系列激光雷达平台 为 工业检测、航空航天仪器和民用基础设施监测 提供高精度计量和可扩展架构。