【仪表网 仪表科普】为加快对地震后建筑物受损程度的评估，提供有关建筑物损坏的可靠信息，2015年，美国加州劳伦斯伯克利国家实验室科学家和工程师开发出一种可有效测量建筑结构内部摇摆程度的光学办法。不同于常规的加速度传感器物理测量方法，该方法通过采用离散二极管位置传感器这一新型光学传感器，可快速确定建筑物的受损程度。
美国震后受损建筑物，新闻资料图
建筑物位移，是评估震后建筑物受损程度的关键参数据。不过，目前还没有办法能准确直接地测量建筑物之间的位移。如果按照常规的办法，测量建筑物位移，工程师们会在固定高度和位置安装加速度传感器，以确保施加在震动建筑物上多个方向上的受力数据。
但是，由于加速度传感器的频率限制，处理加速度数据复杂且耗时，加之常用的振动加速度传感器系统价格较高。因此，加速度传感器测量办法虽然典型但实际应用较少。
美国工程师们创建的离散二极管位置传感器(DDPS)办法，则基于光学传感器原理，系统由安装于某一层建筑物的激光器，和相邻建筑物楼层的矩形光敏光电二极管阵列组成，该阵列可作为位置敏感探测器使用。
DDPS系统原理示意图，图片来自伯克利实验室
该传感器系统的工作原理是，激光器将激光束照射到相邻楼层的位置敏感探测器上，这些光敏光电二极管阵列们可跟踪入射激光束的位置。发生地震时，一旦建筑物发生摇晃，激光束便会在阵列中来回移动，由此可以提供两个楼层相对于彼此横向移动的电子记录。一旦地震结束，技术人员可以查询无线传输的记录，以便立即确定建筑物是否超过其大结构公差。如果没有，则可以安全地重新进入。
据系统工程师介绍，根据该传感器系统监测到建筑物位移，可以快速确定建筑物的受损程度，让建筑评估人员知道在哪里寻找潜在受损位置。特别是对于震后数百乃至上千座建筑物的评估来说，与耗时耗力的人工检查办法相比，该方法将有效较少评估时间，提升评估效率。
图为美国地质调查局科学家高度关注的海沃德断层地带。资料图
据了解，2019年下半年，美国加州劳伦斯伯克利国家实验室多层建筑中，将安装部署这一新型光学传感器系统。目前，DDPS系统经过多次振动台测试，可提供准确的读数，并将安装在该实验室的多层建筑中。据悉，该实验室毗邻高度活跃的的海沃德断层，该断层长达83公里，是美国危险的断层之一。该断层地带一旦发生地震，会引发该区域海平面上涨，整个旧金山湾区都将受到波及。
(原文标题：美国科学家利用光学传感器评估地震后建筑物受损程度)
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