光纖Bragg光柵傳感器在大壩安全監(jiān)測中的應(yīng)用及前景

在介紹光纖bragg光柵(fbg)傳感原理的基礎(chǔ)上,闡述了fbg在系桿拱橋索力長期監(jiān)測工程上的應(yīng)用,包括傳感器的布設(shè)、安裝工藝、索力測試等。經(jīng)分析光纖光柵傳感器在橋梁監(jiān)測工程上具有極大的應(yīng)用前景。

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光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器

采用靶式結(jié)構(gòu)作為光纖bragg光柵流量傳感器的換能元件,其中兩片光柵分別粘貼于等強度懸臂梁的上下兩表面。采用雙光柵粘貼方式對傳感器進行溫度補償,有效的解決了應(yīng)變與溫度交叉敏感的問題,提高了測量靈敏度。實驗表明該靶式光纖bragg光柵流量傳感器的載荷響應(yīng)靈敏度為33.6pm/kg,測量精度為0.5%。

　第25卷第3期　　　　　　　　　　　　　　應(yīng)　用　激　光　　　　　　　　　　　　　　　vol.25,no.3 　2005年6月　　　　　　　　　　　　　　　　appliedlaser　　　　　　　　　　　　　　　june2005 f-p光纖傳感器及光纖bragg光柵傳感器 應(yīng)用于光纖智能夾層的研究 3 蘆吉云　梁大開　李東升　潘曉文 (南京航空航天大學(xué)航空科技智能材料與結(jié)構(gòu)重點實驗室,　南京210016) 　　提要　本文對嵌入f-p光纖傳感器和bragg光柵光纖傳感器的光纖智能夾層進行了研究,實現(xiàn)了對應(yīng)變的測量。通過 對光纖智能夾層的理論分析和試驗研究,分析了應(yīng)變對傳感系數(shù)的影響,研究了f-p光纖傳感器檢測的應(yīng)變與所受的載荷 及bragg光柵傳感器波長變化量與應(yīng)變之間的關(guān)系。

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光纖光柵傳感器除具有一般普通光纖傳感器體積小、靈敏度高、帶寬寬、抗電磁干擾能力強和耐腐蝕外,還具有易集成、本征自相干性好、波長編碼、可實現(xiàn)實時測量和分布式測量等獨特優(yōu)點,近年已成為新型傳感及國際智能結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中的研究熱點.文章介紹了光纖bragg光柵傳感器的基本原理,綜述了其在國外船舶結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用,分析了光纖bragg光柵傳感器在信息化智能艦船中能起到的作用和在智能船舶結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù).

針對錨桿檢測問題,提出了采用光纖bragg光柵傳感技術(shù)進行錨桿監(jiān)測的新方案,詳細介紹了光纖bragg光柵錨桿監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理及主要構(gòu)成,進行了工程現(xiàn)場與常規(guī)技術(shù)的對比實驗.結(jié)果表明:光纖bragg光柵傳感器具有精度高、能測量絕對數(shù)值、抗干擾能力強、結(jié)構(gòu)簡單和長期穩(wěn)定性好的優(yōu)點,可以實現(xiàn)實時在線監(jiān)測,具有極大的應(yīng)用和發(fā)展前景.

本文概述了光纖bragg光柵傳感器(fbg)的組成、原理、類型及特點,介紹了目前光纖bragg光柵傳感器在國外橋梁工程中的研究及應(yīng)用情況以及國內(nèi)應(yīng)用實例,并分析了現(xiàn)有應(yīng)用的不足之處,指出了光纖bragg光柵傳感器在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測應(yīng)用中的發(fā)展方向。

隨著中國地下工程的快速發(fā)展,深基坑安全監(jiān)測及變形預(yù)測已成為巖土工程領(lǐng)域的重要課題之一,以太原火車站調(diào)蓄池項目為例,為了能夠在基坑施工中進行實時監(jiān)測預(yù)警,及時加強防護,將光纖光柵傳感器用于基坑深層水平位移監(jiān)測,截取2017年11月份上旬的監(jiān)測數(shù)據(jù),結(jié)果表明,該基坑深層水平位移變化值隨著開挖深度的增加而增大,最大值為18.6mm,同時1號測點和3號測點變化值大致相同,而2號測點變化值相對較大.

詳細闡述光纖光柵傳感器的結(jié)構(gòu)及布拉格光纖光柵傳感器的工作原理。重點介紹結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成、光纖光柵傳感器系統(tǒng)的信號處理、安裝等方面問題;展望光纖光柵傳感器在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域中的前景。

在闡述光纖bragg光柵(fbg)傳感技術(shù)的工作原理和優(yōu)點的基礎(chǔ)上,以昆明白泥井3#隧道為實例,提出fbg傳感器在隧道內(nèi)的鋪設(shè)方案及溫度補償技術(shù)。經(jīng)過對隧道斷面的24h連續(xù)監(jiān)測,討論隧道內(nèi)最大溫差對bragg反射中心波長變化的影響,并對隧道每一監(jiān)測斷面上溫度傳感系統(tǒng)所取得的bragg波長值進行可靠性的估計,驗證fbg監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性。對隧道進行8個月的定期監(jiān)測,并對隧道斷面的應(yīng)變變化情況進行分析,分析結(jié)果表明:干濕季節(jié)交替是導(dǎo)致測點應(yīng)變波動的重要因素,而雨季是致使測點應(yīng)變變化增大的主要原因。目前隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定;同時,研究結(jié)果表明,fbg可準(zhǔn)確地測出隧道的應(yīng)變分布,將其應(yīng)用于隧道變形監(jiān)測中是可行和有效的。

在介紹光纖bragg光柵(fbg)傳感原理的基礎(chǔ)上,闡述了fbg在水布埡工程錨桿上的應(yīng)用,包括傳感器的布設(shè)、安裝工藝、張拉測試等。分析了光纖光柵傳感器在錨桿、錨索等工程上的應(yīng)用前景。

光纖光柵傳感器是20世紀90年代光纖傳感器領(lǐng)域最主要的發(fā)明,它是一種光纖無源器件,具有可靠性好,測量精密度高,抗電磁干擾強等特點。光纖光柵的發(fā)明,在光纖傳感領(lǐng)域引起了革命性的變化,突顯出它在信息領(lǐng)域的重要地位。本文著重介紹了光纖光柵的發(fā)展過程、光纖光柵傳感器的原理、以及在傳感方面的現(xiàn)狀和運用,并分析光纖光柵傳感器在實際工程應(yīng)用中的一些瓶頸之處,且提出了相關(guān)的看法。

光纖光柵傳感器是20世紀90年代光纖傳感器領(lǐng)域最主要的發(fā)明,它是一種光纖無源器件,具有可靠性好,測量精密度高,抗電磁干擾強等特點。光纖光柵的發(fā)明,在光纖傳感領(lǐng)域引起了革命性的變化,突顯出它在信息領(lǐng)域的重要地位。本文著重介紹了光纖光柵的發(fā)展過程、光纖光柵傳感器的原理、以及在傳感方面的現(xiàn)狀和運用,并分析光纖光柵傳感器在實際工程應(yīng)用中的一些瓶頸之處,且提出了相關(guān)的看法。

研究了光纖bragg光柵封裝工藝,提出并實現(xiàn)了兩種封裝光纖bragg光柵傳感器:工字型鋼管封裝光纖bragg光柵應(yīng)變傳感器及鋼管封裝光纖bragg溫度傳感器。研究了傳感器的埋設(shè)工藝,采用金屬絲固定法、鋼管抽出法兩種方法進行了埋設(shè)。將它們埋入到鋼筋混凝土梁中,實現(xiàn)對混凝土的拉、壓應(yīng)變及溫度的測量。結(jié)果顯示,在試驗梁彈性階段,可以較為準(zhǔn)確的監(jiān)測混凝土應(yīng)變。

通過對三種光纖bragg光柵傳感器的實驗研究，得出實驗數(shù)據(jù)并進行分析，表明光纖光柵傳感器用于油庫狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測是可行的。該文介紹了分布式監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域的一種新型技術(shù)——光纖bragg光柵監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，指出了其相對傳統(tǒng)技術(shù)所具有的獨特優(yōu)越性。最后，提出了一種基于光纖bragg光柵傳感技術(shù)的油庫監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)環(huán)境相對濕度發(fā)生變化時,濕敏材料的某些物理特性也會隨之發(fā)生變化,將濕敏材料涂覆在光纖光柵上,光柵的波長變化能直觀反映濕度的變化?；诖?文章設(shè)計了一種光纖bragg光柵的濕度傳感器,首先分析了該傳感器的傳感原理,接著制作了濕敏材料的傳感器,最后進行了實驗測試,結(jié)果表明：文章所制作的光纖bragg光柵濕度傳感器的穩(wěn)定性較好。

光纖Bragg光柵傳感原理及增敏技術(shù)

基于壓電陶瓷的光纖光柵傳感器的設(shè)計。主要方法是利用改變壓電陶瓷的相關(guān)封裝的新結(jié)構(gòu),再結(jié)合光纖光柵而制成的電壓傳感器。由實驗結(jié)果得出:在0～160v的電壓范圍內(nèi),中心波長的變化與該傳感器兩端的電壓的改變有很好的線性關(guān)系,線性擬合度可達0.99,線性調(diào)諧的波長范圍約為1.6nm。

為了解決紡織工業(yè)中檢測系統(tǒng)和傳感器件可靠性低、壽命低和抗干擾能力差的問題,提出了一種新型的基于光纖光柵技術(shù)的測量紗線張力的傳感器。分析了光纖bragg光柵應(yīng)變傳感器的基本原理并進行了相關(guān)實驗。實驗表明光纖bragg光柵應(yīng)變傳感器具有良好的線性和重復(fù)性,系統(tǒng)靈敏度可以達到0.01gf。

采用耦合波理論分析了光纖光柵對光的反射機理及其傳感原理,提出了光纖光柵在溫度測量和位移測量中的應(yīng)用方案,給出了實驗結(jié)果,展望了光纖光柵在光纖傳感和光纖通信方面的應(yīng)用前景.