多個位置敏感探測器測量相對位移和局部傾斜角
我們提出了一種新型的用于監測建筑的結構健康傳感器系統。該系統在地震時通過光學測量相對位移來檢測任何變形的建筑構件。該傳感器單元是由三個位置敏感探測器（PSD）和可測量的相對位移精確的鏡頭組成，即使PSD單元在響應地震振動時是傾斜。為了驗證，實驗室測試使用Xθ級和振動臺進行測試。靜態試驗表明，傳感器可以測量局部傾角和橫向位移。 動態實驗表明，該傳感器的精度為150 m的相對位移測量100rad的傾角測量。這些結果表明，該新型傳感器系統對于響應地震振動的相對位移的測量具有足夠的精度。
最近，相對位移的測量備受關注，因為它們能夠直接監測建筑物的損害。 由于建筑構件變形產生的殘余位移，位移測量對于損傷檢測是必要的。 特別是在地震時，測量的相對位移對于實時結構診斷是有效的。 然而，由于傳感器單元傾斜的地震振動響應的原因，精確地測量的相對位移是困難的。
一個可能的解決方案是測量局部傾角和扭轉角以及相對位移。這樣的測量方案已經通過處理使用一個嵌入式的陀螺傳感器，捕獲的圖像被自動穩定與不穩定處理，實現在圖像穩定器的數碼相機。然而，陀螺傳感器不在地震振動的情況下工作，由于地震動的頻率太低（從直流到20赫茲），傾斜角度（約0.001弧度）也太小了。帕克和他的團隊提出了一個方法稱為分區法的方法，通過在每一層樓設置兩個攝像機測量的相對位移和地板的傾斜角度。然而，攝像機的方法需要額外的計算機圖像處理是不適合實際應用，例如像素掃描，目標識別，和輪廓的定義。此外，用分區法為了同時監測在其相鄰的上層目標的運動，相機設置的位置對開放的天花板空間是有限的，。因此，用常用的方法相對位移的測量是不方便的。
在本文中，我們提出了一個由三對位置敏感探測器（PSD）組成的新型傳感器系統和發光二極管（LED）陣列。三LED陣列安裝在天花板上，然而三個PSD安裝在一個地方的地板上因此每個PSD捕捉相應LED陣列的運動。首先，我們表明，使用這種傳感器系統，相對位移，局部傾角和扭轉角，可以獨立測量。由于LED的光傳播，LED的傾斜角度，即上層的彎曲，是可以忽略不計的。 接下來，我們使用Xθ級和振動臺通過動態移動PSD單元和LED陣列來評估傳感器系統的性能。最后，我們從響應速度和分辨率的角度討論了這一傳感器系統的監測建筑結構健康的可行性。
