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美科研人员利用LiDAR研究结构抗火设计

发布时间:2021-10-09人气:
本文摘要:据麦姆斯咨询报导,美国国家标准与技术研究院(NationalInstituteofStandardsandTechnology,NIST)的研究人员用于激光雷达(LiDAR)系统对在火焰中熔融的物体展开3D光学,获取了一种准确、安全性、简单的方法来测量物体在火焰中塌陷的结构变化。基于光学距离测量的LiDAR系统早已普遍应用于制造业、勘测以及自动驾驶等领域,或能协助解决问题结构抗火设计所明确提出的实际挑战,这种情况下的结构温度太高,无法使用建筑上加装的传统机电传感器展开测量。

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据麦姆斯咨询报导,美国国家标准与技术研究院(NationalInstituteofStandardsandTechnology,NIST)的研究人员用于激光雷达(LiDAR)系统对在火焰中熔融的物体展开3D光学,获取了一种准确、安全性、简单的方法来测量物体在火焰中塌陷的结构变化。基于光学距离测量的LiDAR系统早已普遍应用于制造业、勘测以及自动驾驶等领域,或能协助解决问题结构抗火设计所明确提出的实际挑战,这种情况下的结构温度太高,无法使用建筑上加装的传统机电传感器展开测量。这项研究早已在Optica期刊公开发表,据文章讲解,NIST使用了一款商业化的LiDAR系统,对烟雾云雾的火焰中的物体展开距离测量。该实验在2m距离外所测量的3D表面精度超过了30um以上。

文章称之为,这种测量精度需要符合大部分结构火灾研究应用于的拒绝。LiDAR穿越火焰分解的100万点云伪彩色3D图形图NIST使用了巧克力和塑料玩具展开展示实验。“我们必须那种熔融既会太快又会太快,同时又能让我们看见效果的材料,”项目负责人EstherBaumann说明称之为,“而且,我讨厌巧克力!”穿越火焰展开3D光学,LiDAR具备多种优势。

该技术灵敏度十分低,即使面临火焰中的少量烟灰,也能对物体展开光学。该方法还可以在距离火焰一定距离的安全性区域工作,防止设备不受高温影响。此外,运用光纤和非常简单的光电探测器,LiDAR测量仪器可以做到得灵活且便携。“在我们尝试让‘光学专家’和‘自燃专家’展开交流时,这个项目之后很无意间的问世了,”NIST结构工程师MatthewHoehler说道:“两个研究领域的合作不仅富有成效,而且十分有意思。

”在3D测绘系统中,激光在一段频率上展开倒数扫瞄。初始激光输入与来自目标的反射光人组产生“拍频”信号,然后通过观测该信号,并利用数字信号处理分析该电压,以取得和距离涉及的延时数据。(初始信号与从目标光线而接管的信号之间的频率差异,随着距离的减少而减少)即使在具备强劲信号衍射和俱知道湍流火焰环境,研究人员也可以顺利应用于LiDAR测量并绘制3D点云图(点云是包含3D光学的“体素”)。作为对比,该团队还制作了火焰中巧克力融化的视频,以及更加简单的塑料骨架的融化图像。

NIST研究人员证明,LiDAR可以对火焰后面融化的一块巧克力分解倒数的点云图。巧克力融化变形过程持续6分钟,视频展开了加快处置。视频中用伪彩色回应深度,蓝色回应最相似,红色回应更远。对于融化的巧克力,每帧LiDAR图像由不足以捕猎巧克力变形过程的7500个点云构成。

塑料骨架的融化,在传统视频中都隐蔽在火焰里面,完全看到,但3D点云图可以说明了简单的形状变化,明晰的表明胸腔和臀部的细节。研究人员通过实验确认,LiDAR系统的速度不足以解决信号杂讯问题,并且可以通过随时间平均值信号来调节由火焰引发的激光束转动,以维持高精度。最初的实验是在科罗拉多大学博尔德分校(UniversityofColoradoBoulder)的实验室燃烧器上用50mm长的火焰展开的。可行性结果表明,LiDAR技术可以应用于更大的物体和自燃现场。

NIST团队现于是以计划不断扩大实验范围,计划首先穿越大约1m长的火焰展开物体的3D光学,如果不切实际的话,可以对更大的结构自燃展开定量观测。


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