光纖光柵傳感器用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測實(shí)驗(yàn)

依據(jù)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的基本概念,闡述了光纖光柵的構(gòu)造和傳感原理,列舉了采用光纖光柵封裝傳感器的三種工藝,介紹光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原理以及光纖光柵傳感器發(fā)展歷程和在健康監(jiān)測中的應(yīng)用。

文章介紹了光纖布拉格光柵傳感器的原理和發(fā)展，列舉分析其目前應(yīng)用于路橋隧領(lǐng)域的研究及工程實(shí)例。文章著重闡述光纖光柵傳感器在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的應(yīng)用價值，并剖析光纖光柵傳感器在道路應(yīng)用方面存在的問題。

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(簡稱shm)是指利用現(xiàn)場的無損傳感技術(shù),通過包括結(jié)構(gòu)響應(yīng)在內(nèi)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)特性分析,達(dá)到監(jiān)測結(jié)構(gòu)損傷或退化的目的。傳統(tǒng)傳感器下的健康監(jiān)測系統(tǒng)普遍存在著穩(wěn)定性與耐久性差、抗干擾性(包括電磁、噪音、光強(qiáng))差、布設(shè)工藝復(fù)雜、成活率低等缺點(diǎn),也是土木工程界迫切需要解決的難題。本文將光纖光柵傳感器引入健康監(jiān)測系統(tǒng)的傳感系統(tǒng),為解決這一難題指明了新的思路,并在實(shí)踐中得到有效驗(yàn)證。

本文對目前國內(nèi)外光纖光柵傳感器在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的應(yīng)用做了簡要概述。

光纖光柵傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、靈敏度高、耐腐蝕、抗電磁干擾、傳輸頻帶較寬和容易進(jìn)行分布式測量等諸多傳統(tǒng)傳感器所不具備的優(yōu)點(diǎn),更適用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場的長期健康監(jiān)測。文章研究了光纖光柵傳感器在大型鋼吊車梁健康監(jiān)測中的應(yīng)用狀況,介紹了監(jiān)測系統(tǒng)的組成,傳感器的構(gòu)造和布置,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果和有限元分析結(jié)果基本上一致。

本文通過對光纖結(jié)構(gòu)及原理的了解,解釋了光纖中光波傳播的主要特點(diǎn)。在了解了光纖光柵傳感器構(gòu)造及工作原理的同時,以鋼板-混凝土結(jié)構(gòu)材料為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?利用光纖光柵傳感器作為檢測儀器,通過在鋼板-混凝土材料構(gòu)成的橋面上布置不同數(shù)量和種類的fbg,同時認(rèn)為施加不同載荷,觀察fbg的檢測結(jié)果和檢測數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)證明,光纖光柵傳感器對于鋼板-混凝土組成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行的無損檢測,其安全系數(shù)和檢測效率較其他無損檢測技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。

光纖光柵傳感器介紹

光纖光柵傳感器的應(yīng)用 一、光纖光柵傳感器的優(yōu)勢 與傳統(tǒng)的傳感器相比,光纖bragg光柵傳感器具有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn): (1)傳感頭結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、外形可變,適合埋入大型結(jié)構(gòu)中, 可測量結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力、應(yīng)變及結(jié)構(gòu)損傷等,穩(wěn)定性、重復(fù)性好; (2)與光纖之間存在天然的兼容性,易與光纖連接、低損耗、光譜特性 好、可靠性高; (3)具有非傳導(dǎo)性,對被測介質(zhì)影響小,又具有抗腐蝕、抗電磁干擾的特 點(diǎn),適合在惡劣環(huán)境中工作; (4)輕巧柔軟,可以在一根光纖中寫入多個光柵,構(gòu)成傳感陣列,與波分 復(fù)用和時分復(fù)用系統(tǒng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)分布式傳感; (5)測量信息是波長編碼的,所以,光纖光柵傳感器不受光源的光強(qiáng)波 動、光纖連接及耦合損耗、以及光波偏振態(tài)的變化等因素的影響,有較強(qiáng)的抗 干擾能力; (6)高靈敏度、高分

基于壓電陶瓷的光纖光柵傳感器的設(shè)計(jì)。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(shí)驗(yàn)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(dá)0.99,線性調(diào)諧的波長范圍約為1.6nm。

光纖光柵傳感器是20世紀(jì)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(qiáng)等特點(diǎn)。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(yùn)用,并分析光纖光柵傳感器在實(shí)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(jì)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(qiáng)等特點(diǎn)。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(yùn)用,并分析光纖光柵傳感器在實(shí)際工程應(yīng)用中的一些瓶頸之處,且提出了相關(guān)的看法。

文章根據(jù)光纖傳感器的基本原理,闡述選用兩根豎向預(yù)應(yīng)力粗鋼筋,分別在其表面粘貼片式光纖光柵傳感器和裸光纖光柵傳感器,同時用普通電測系統(tǒng)監(jiān)測預(yù)應(yīng)力筋中的張拉應(yīng)力進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),這兩種光纖光柵傳感器波長移動量同應(yīng)力應(yīng)變具有良好的線性關(guān)系,可應(yīng)用于工程實(shí)際。

地鐵隧道是現(xiàn)代城市中一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)設(shè)施,因此對其進(jìn)行施工期的安全性監(jiān)測也變得必不可少。采用光纖光柵傳感器對上海市軌道交通6號線地鐵隧道管片在施工過程中進(jìn)行了監(jiān)測,監(jiān)測內(nèi)容包括管片的鋼筋應(yīng)力和管片表面應(yīng)變,在實(shí)際監(jiān)測過程中充分體現(xiàn)了光纖光柵傳感器具有的高精度測量、分布式測量的優(yōu)點(diǎn)。最后對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行了分析,得出了一些有用的結(jié)論,同時表明利用光纖光柵傳感器監(jiān)測盾構(gòu)隧道管片具有很好的效果。

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(xiàng)目為例,為了能夠在基坑施工中進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測預(yù)警,及時加強(qiáng)防護(hù),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(diǎn)和3號測點(diǎn)變化值大致相同,而2號測點(diǎn)變化值相對較大.

分析了光纖光柵傳感的優(yōu)勢及其系統(tǒng)組成,它采用波長調(diào)制,與光強(qiáng)調(diào)制和干涉調(diào)制相比,檢測結(jié)果更加精確。同時利用波分復(fù)用等技術(shù),串聯(lián)多個布喇格光柵進(jìn)行準(zhǔn)分布式監(jiān)測,對智能化建筑的實(shí)現(xiàn)很有幫助,并具體應(yīng)用到一種力學(xué)模型—懸臂梁。

鋼筋腐蝕是導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性劣化的最重要因素之一。鋼筋腐蝕將導(dǎo)致鋼筋體積大大增加,混凝土保護(hù)層開裂、剝落,結(jié)構(gòu)承載力下降,甚至倒塌。基于光纖布拉格光柵應(yīng)變傳感器的原理,根據(jù)鋼筋腐蝕體積膨脹,提出了一種新的鋼筋腐蝕光纖光柵傳感器及溫度補(bǔ)償方法。傳感器構(gòu)造是在兩根緊靠的鋼筋中心附近粘貼光纖光柵,由于鋼筋腐蝕體積膨脹,鋼筋直徑增加將轉(zhuǎn)變成布拉格光纖光柵的應(yīng)變,從而實(shí)現(xiàn)對鋼筋腐蝕程度及速率的監(jiān)測。傳感器的監(jiān)測原理是設(shè)置一個鋼筋腐蝕光纖光柵傳感器來監(jiān)測由于鋼筋腐蝕和溫度變化引起的光柵應(yīng)變,同時單獨(dú)設(shè)置一個不銹鋼光纖光柵傳感器來測量溫度引起的光柵應(yīng)變。這兩個光纖光柵傳感器的應(yīng)變監(jiān)測,可分離出鋼筋由于腐蝕所引起的體積變化。在混凝土結(jié)構(gòu)中埋入封裝的傳感器,通過監(jiān)測光纖光柵波長的漂移可以直接測量鋼筋腐蝕程度,而且不受腐蝕因素的影響,可用于混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕的早期監(jiān)測。最后通過實(shí)驗(yàn)標(biāo)定了鋼筋腐蝕率與光柵波長位移的關(guān)系。

將加熱電纜和光纖光柵溫度傳感器一起埋入堆石料,在現(xiàn)場進(jìn)行升溫和降溫試驗(yàn)。試驗(yàn)表明,大壩堆石料在加熱過程中溫升隨時間變化基本呈上升趨勢,在降溫過程中溫差隨時間變化基本呈下降趨勢,加熱過程的溫升變化規(guī)律比降溫過程更明顯;當(dāng)滲漏發(fā)生時,單位時間內(nèi)溫升很小,基本不變化;如果監(jiān)測的溫度突然降低且降低后溫升很小甚至不再升高,表明有滲漏發(fā)生。通過這些規(guī)律,利用光纖光柵傳感器對大壩滲漏進(jìn)行連續(xù)安全監(jiān)測,對大壩安全管理有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【摘要】光纖光柵是現(xiàn)代光纖傳感中應(yīng)用最廣泛的器件與技術(shù)。自1978年加拿大渥太華研 究中心利用光纖的光敏效應(yīng)成功制成第一根光纖光柵以來，光纖光柵傳感器便因?yàn)轶w積小、 重量輕、檢測分辨率高、靈敏度高、測溫范圍寬、保密性好、抗電磁干擾能力強(qiáng)、抗腐蝕性 強(qiáng)等特點(diǎn)及其具有本征自相干能力強(qiáng)和能在一根光纖上利用復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)復(fù)用、多參量 分布式區(qū)分測量的獨(dú)特優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。本文先對光纖光柵傳感器的工作原理 及其分類進(jìn)行論述，接著簡述光纖光柵傳感器的一些重要應(yīng)用，然后對光纖光柵傳感器的研 究方向進(jìn)行簡單分析，最后是小結(jié)和展望。 【關(guān)鍵詞】傳感器；光纖光柵傳感器；光纖光柵傳感技術(shù) 一、光纖光柵傳感器的工作原理及其分類 光纖光柵是利用光致折射率改變效應(yīng)，使纖芯折射率沿軸向產(chǎn)生周期性變化，在纖芯內(nèi) 形成空間相位光柵。光纖光柵傳感器目前研究的主要有三種類型：一是利用光纖布喇

傳感器作為感知各種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)狀態(tài)變化、獲取結(jié)構(gòu)系統(tǒng)信息的重要工具之一,在生產(chǎn)自動化控制、科學(xué)技術(shù)測試、安全監(jiān)測、計(jì)量貿(mào)易等領(lǐng)域發(fā)揮著非常重要的作用。傳統(tǒng)力學(xué)測試、位移測試及溫度測試等傳感技術(shù)多采用電阻應(yīng)變方法來實(shí)現(xiàn),這種采用電信號測試的方法最大缺點(diǎn)在于易受干擾。進(jìn)入21世紀(jì),隨著高科技的不斷發(fā)展,國內(nèi)外正在努力研究一種新的傳感技術(shù)-光纖光柵傳感技術(shù),這種傳感技術(shù)具有長期穩(wěn)定性好,干擾小,可測量結(jié)構(gòu)物內(nèi)部物理量等優(yōu)點(diǎn)。本文將從光纖光柵定義、光纖光柵傳感原理及光纖光柵傳感技術(shù)應(yīng)用等方面對這種這種新的傳感技術(shù)進(jìn)行研究。

光纖光柵傳感器實(shí)時解調(diào)系統(tǒng)

(完整版)光纖光柵傳感器的應(yīng)用

光纖光柵是一種新型的無源光子器件,可用來精確測量微應(yīng)變和溫度等多種物理量,在光傳感領(lǐng)域發(fā)揮著愈來愈重要的作用。