監測雷達的穩定性分析

為了確保監測數據的準確性和可靠性，監測雷達對工作時安裝站點的穩定性具有較高要求，具體總結在以下幾個方面：

穩定性要求：監測雷達系統需要放置在穩定的地面上，以避免由于地面移動或振動引起的誤差。地面的穩定性直接影響到雷達信號的相位穩定性和測量精度。

基線穩定性：在干涉測量中，雷達天線之間的基線（即天線間距）是關鍵參數。基線的穩定性對于確保相位差的準確性至關重要。

數據一致性：穩定的地面有助于保持雷達系統的一致性，從而獲得連續、可靠的監測數據。

監測精度：地面的穩定性直接影響到監測精度，特別是在監測微小形變時，地面的微小移動都可能影響最終的測量結果。

長期監測：對于需要長期監測的項目，如地質災害監測或基礎設施健康監測，穩定的地面是確保長期數據可靠性的基礎。

但是在實際監測項目中，由于以下原因，監測雷達設備自身的振動可能影響監測的效果：

● 大多數便攜式監測雷達采用三腳架支撐雷達傳感器，由于三腳架自然振蕩的因素干擾，監測雷達的亞毫米級位移測量精度很容易受到干擾。

● 當把監測雷達安裝在橋面或地面對橋梁或構筑物進行監測時，橋面自身振動和過往車輛導致的地面振動，會將監測體的形變“淹沒”在振動干擾中。

● 雷達測量的是沿其視線方向的位移分量，如果雷達安裝位置與建筑物的距離不合適，該分量可能會非常小。在城市的高樓（塔樓或者摩天大樓）進行監測時，為了兼顧視線因素，往往設備的安裝位置會受到振動干擾。

基于以上實際工程問題，IDS推出全新的IDS IBIS-FS PLUS橋梁建筑雷達監測方案，創新地將加速度計與監測雷達進行深度融合，可有效補償外部振動對監測結果的干擾，實現亞毫米級高精度形變監測。

IDS IBIS-FS PLUS是一個基于微波干涉測量的系統，將線性調頻連續波技術和干涉測量技術相結合，通過發射200HZ的高頻、連續雷達波并對回波進行干涉測量得到監測結果，可用于對橋梁、塔樓等建筑結構物的荷載、共振頻率等實時監測。

IDS IBIS-FS PLUS配備地加速度計安裝在雷達傳感器前部，頻率范圍為0.1~200Hz，測量軸平行于雷達視線，以便只檢測影響雷達數據的振動分量，并從雷達數據中將振動干擾去除。

上圖為IDS IBIS-FS PLUS監測構筑物動態位移的對比，實線為無振動補償監測結果，點狀線為使用振動補償模塊監測結果；從圖中可以看出不使用加速度計時，受外界振動干擾位移曲線有突變毛刺，使用加速度計校準補償后，曲線平穩光滑無突變毛刺。

上圖為IDS IBIS-FS PLUS做頻譜分析的對比，灰色線條為不使用加速度計補償，黑色線條為使用加速度計模塊；從圖中可以看出使用加速度計校正后，系統可剔除外界干擾導致的振動，頻譜更加精確。

斜拉索是斜拉橋的主要承重構件，其性能直接影響橋梁的穩定性和安全性，通過監測斜拉索的索力和振動特性，可以評估橋梁結構的健康狀況，預防結構故障。

IDS IBIS-FS PLUS系統采用非接觸式監測方式，無需在拉索上安裝任何觀測目標，可實現多根斜拉索的同時測量，能夠提供亞毫米級的位移測量精度，這種高精度測量對于評估斜拉索的形變和索力狀態至關重要！

將IDS IBIS-FS PLUS系統安裝在斜拉索橋面上，通過俯仰調節裝置將雷達傳感器正對所監測的拉索，得益于IDS IBIS-FS PLUS的超高距離分辨率，可將每根斜拉索區分開來，并根據信噪比（SNR）值將拉索提取出，此外IDS IBIS-FS PLUS配備的加速度計可實時對過往車輛產生的振動進行校正補償。

IDS IBIS-FS PLUS監測雷達系統可測量斜拉索的動態位移，并使用快速傅里葉變換算法獲取頻率譜及目標索振動基頻，進而通過振動頻率法識別多根索的索力。監測雷達技術在斜拉索橋的形變監測中具有顯著的優勢，能夠提供高精度、高效率的測量結果，是斜拉橋健康監測的重要工具。