建筑材料检测中光纤位移传感器的缺陷研究

建筑材料检测中光纤位移传感器的缺陷研究

樊琦

武汉洪东方建设工程质量检测有限公司   湖北武汉    430000

摘 要：在进行建筑材料缺陷检测时，可以使用光纤位移传感器作为检测手段对缺陷实施监测，通过该检测方式可以获得准确精度较高的检测结果，从而为后续建筑工程项目的良好开展奠定基础。

关键词：建筑材料检测；缺陷检测；光纤位移传感器

建筑材料检测对于建筑材料的生产、采购、质量检验和使用都具有很大的作用。但是，由于建筑材料性能的多样性，传统的缺陷检测在检测精度和时间上存在诸多问题。因此，必须利用目前最先进的传感器技术，对建筑材料的缺陷检测进行优化和完善，才能更好地适应建筑业的发展。

1.光纤传感器的基本原理

按照检测方式的不同，可以将光纤传感器分为本征型与非本征型。其中，非本征型的信号采集和发送是各自使用相应的设备，测量和检测都比较容易，但是从功能上看，其和一般的传感器相差不多，基本上没有技术上的优势，因此目前很难得到广泛使用。而本征型可以实现对信号的同时检测和传送，因此，本征型是目前最常用的一种传感器类型，其工作原理如图1所示。近年来，我国的传感器技术有了很大的发展，其技术和辅助设备已经被大量地用于建筑工程中的建筑材料缺陷检验，与传统传感器比较，光纤传感器不仅体积小，原理简单，并且在抗噪声和检测准确度方面都表现良好，因此，在各种传感器中，应该首先选用光纤位移传感器。

图1 光纤传感器原理示意图

2. 数据融合方法

2.1融合算法

数据融合算法是一种新型机器学习算法，通过最小二乘最大程度实现其具有较快的分类速度以及训练速度，从而对传感器接收到的数据进行快速准确的分类与识别。由于建筑材料的缺陷检测从本质上看是一种分类问题，所以通过数据融合算法可以找到最佳的分类平面，具体过程如下：f（x）=wTφ（x）+b，其中，w和b都代表相关值向量，所以应当尽量降低结构风险，通过对上述公式进行变形可以得到：wTw+，其中yi=wTφ（x）+b+ei，i=1，2，…，1。此时以KKT条件作为主要依据，促使求解速度可以得到提升。另外，针对非线性的分类，还应当在算法中引入核函数，并在此基础上完成转换和分类。

2.2 DS证据理论

从实质上看，DS证据理论就是一种新型的推理方法，推理过程中主要运用可信度函数，并对很多不确定的因素进行处理，换言之，就是只要具有命题验算，那么就能与从事的关系数进行后续的推理运算。

3.缺陷检测步骤

如果在特定的检测中存在着一些不确定的影响，需要利用 DS的证明原理来对各个传感器的实时状况进行实时信息分析，从而实现自主判定，然后按照一定标准进行数据的整合。该方法首先采用多源数据融合方法对所获取的目标进行初始判定；其次，利用 DS证据原理对该算法进行融合，得到最终的决策结果；再次，对所得到的缺陷进行校验。在上述方法的基础上，通过对传感器获得的建筑材料真实样本进行检测，由于收集的数据与实际建筑材料之间存在差异，因此，要实现对这些数据进行高效地集成，并正确地解决数据全面性低等问题，就必须将这些数据进行融合。在进行信息融合的时候，应该建立一个基础的概率分布的数学方程，并且为了能够高效地将这个功能进行简化，将每个算法得到的各个检测数据都转化成相应的基础概率，最终得到检测结果，这个过程包括：（1）针对建筑材料种类及检测需求，选取适当的传感器，搭建检测系统。（2）采用传感器采集建筑材料的实时状况，包括正常数据和缺陷数据。（3）对采集到的实时状况信息进行处理，并对异常和误差进行排除。（4）采用多源信息融合的方法对建筑材料的真实状况进行初步的判定。（5）以 DS证据理论为基础，建立一种新的概率分布函数，并与已有的检测结果相结合进行校验。（6）以基本概率为基础，采用数据融合的方法，取得并输出最后的检测结果。

4.光纤位移传感器实际应用

针对目前建筑材料缺陷检测中存在的问题，可以利用 Matlab环境开展模拟试验台，收集80个建筑材料的实时样本，选择现有的建筑材料缺陷方式如通用传感器、 RBF神经网络和传统检测方法进行对比试验。为了保证试验结果的可靠性，对每一种检测方法都进行了5次试验，并取试验数据结果的平均值进行统计，具体详见表1所示。通过对表1进行全面的分析，可以得到以下结论：（1）采用RBF 神经网络检测法能够使光纤位移传感器检测结果具有较高的精确度和更稳定的检测结果，由于 RBF网络多采用经验风险最小等准则，而基于RBF 神经网络检测法的检测结果构造了基本概率分配数学函数，这种方式难以有效解决过拟合问题，从而降低检测结果的准确性。但是，光纤位移传感器进行韩素构建，往往具备良好的泛化能力，所以可以得到更加精准的检测结果。（2）与一般的传感检测法比较，光纤位移传感器检测结果的精度更高，这主要是因为光纤传感器不仅性能稳定，而且对环境中的各种状况都有较高的抗干扰素力，因此能够真正地反映出建筑材料中的各种缺陷。（3）与传统的缺陷检测方法比较，光纤位移传感器检测方法的有效性，使其在检测过程使用具有较强的优越性，因此有望在今后的建筑材料缺陷检测中取代传统检测手段，并在建材行业中得到广泛的普及。

结束语：

综上所述，应用光纤位移传感器检测建筑材料缺陷，相较于传统检测方法具有更高的检测精度和检测效率，使检测所用时间明显变短，所以光纤传感器的引入使得建筑材料缺陷检测工作变得更加简便容易，这对建筑材料缺陷检测之后的高效开展具有重要意义，同时也在一定程度上促进建筑行业的可持续发展。

参考文献

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[2]杨敏.建筑材料检测中光纤位移传感器的缺陷[J].建材与装饰, 2020(10):171-172.

[3]Wang,H,林波.采用光纤位移传感器的轴偏差检测[J].光纤与电缆及其应用技术, 2022(06):195-196.