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研究生:潘昆治
研究生(外文):KUN-ZHI PAN
論文名稱:建築防災監測支應用研究-以高精度雙軸傾斜計為例
論文名稱(外文):Research on Building Monitoring by Using High Precision Tiltmeter for Disaster Prevention
指導教授:游本志蕭興臺蕭興臺引用關係
指導教授(外文):Been-Jyh YuH.T.Hsiao
口試委員:曹文琥
口試委員(外文):Wen-Hu Tsao
口試日期:2014-07-04
學位類別:碩士
校院名稱:中國科技大學
系所名稱:土木與防災設計研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:105
中文關鍵詞:傾斜計校正精密度
外文關鍵詞:tiltmetercorrectionprecision
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由於台灣地區位於板塊交接帶上,地質活動平凡、人口眾多密集且建築物林立,使的人們較為重視建築物監測,而監測建築結構物需要利用高精密度及高正確的儀器來協助工程師,進行結構物之監測及分析。目前對監測設備最有效判斷其精密度及正確度方式,便是利用校正來進行檢核。
本研究利用中國科技大學結構物安全防災中心及與重鎮科技聯合開發之MEMS雙軸傾斜計,於中國科技大學防災中心TAF2415校正實驗室,使用業經工業技術研究院量測技術發展中心追溯校正之分度盤進行角度校正,發展MEMS雙軸傾斜計標準校正程序,並利用此標準程序對10顆MEMS雙軸傾斜計進行校正,其校正結果顯示精密度皆於5''內且正確度達0.98,判定屬於高準確度之設備,並根據溫度試驗發展出溫度修正公式,改善了溫度對角度斜率上的影響。最後於實際案例量測上,利用SAP建立模型並驗證,結構物本身熱脹冷縮之情況,其結果顯示,MEMS雙軸傾斜計於實際量測上,經溫度修正後並排除結構物熱漲冷縮之情況T1傾斜計X軸向具最大隨機誤差13.397'', Y軸向具最大隨機誤差9.062'',T2傾斜計X軸向具最大隨機誤差8.097'',Y軸向具最大隨機誤差13.114''。

Taiwan is located on the tectonic plate boundaries and earthquake occurs very often. In the same time, there are many tall buildings around the country. People are concerned about the safety of the structures. Engineers have been installing and measuring monitoring devices with the help of high precision and high accuracy equipment. In the present time, calibrating technique is one of the most effective ways to determine the precision and accuracy of measuring devices.
This study uses the MEMS dual axis tiltmeter developed by China University of Technology Structure Safety and Hazard Mitigation Center and Fortch Consultants Corporation at the calibration laboratory TAF2415 located on China University of Technology Structure Safety and Hazard Mitigation Center. A standard calibration procedure for calibrating the MEMS dual axis tiltmeter is developed to calibrate the angle, by using an indexing plate which is calibrated by Industrial Technology Research Institute Center of Measurement Standards. Ten MEMS dual axis tiltmeters are calibrated by using this standard calibration procedure. The results show that precision is within 5” and accuracy is 0.98, and these ten MEMS dual axis tiltmeters thus can be regarded as high accuracy device.A temperature correction formula is established according to the temperature test. The formula reduces the effect of temperature on the slope angle.
Finally, two MEMS dual axis tiltmeters are used to measure the inclination of a structure. Also, SAP program is used to establish the model of this structure. The measuring results are used to compare SAP analysis results. After excluding the factor of thermal expansion and contraction of the building and temperature correction, the measuring results show that the maximum random error on T1 tiltmeter X-axis and Y-axis is 13.397” and 9.062”, respectively, the maximum random error on T2 tiltmeter X-axis and Y-axis is 8.097” and 13.114”, respectively.

第一章緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 研究目的 2
1-3 研究方法 2
第二章文獻回顧 4
2-1 建築結構物安全防災需求 4
2-1-1 傾斜度評估 7
2-1-2 常態安全評估 8
2-1-3 耐震評估 8
2-1-4 耐風評估 9
2-2 傾斜感知器介紹 10
2-2-1 固擺式傾斜感知器 10
2-2-2 液擺式傾斜感知器 11
2-2-3 氣擺式傾斜感知器 11
2-2-4 傾斜感知器特點分析 12
2-3 ISO相關文獻 13
2-3-1 ISO GUM 13
2-3-2 ISO 5725 15
2-4 MEMS基礎介紹 17
第三章高精度傾斜計校正研究 20
3-1高精度雙軸傾斜計簡介 20
3-2 MEMS雙軸傾斜計校正規畫 26
3-2-1校正使用設備 27
3-2-2校正樣本 32
3-2-3校正程序設計 33
3-3 MEMS雙軸傾斜計校正試驗 43
3-3-1 精密度校正結果 43
3-3-2正確度校正結果 50
3-3-3不確定度校正結果 56
3-4 MEMS雙軸傾斜計溫度因子探討 66
3-4-1 溫度試驗測試方法 67
3-4-2 MEMS晶片公式修正 68
3-4-3 MEMS雙軸傾斜計溫度修正公式 70
第四章實際建置案例 79
4-1 建築結構物安全特徵探討 79
4-1-1 監測之目標建築物應辨識為獨立結構振動單元 79
4-1-2 不規則性之建築物之個別處理 80
4-1-3 .候選點位之最大可能考量 83
4-1-4 依受力變形特徵辨識特徵點位 83
4-1-5 避免次要結構部位之干擾 83
4-2 案例概述 84
4-2-1 特徵點判識 84
4-2-2 現場安裝作業程序 86
4-3 格致樓現場量測數據分析 90
第五章結論與建議 103
5-1 研究結論 103
5-2 研究建議 104

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