光纖光柵傳感器在路橋隧結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

本文對(duì)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(cè)中的應(yīng)用做了簡要概述。

依據(jù)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)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(cè)中的應(yīng)用。

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(cè)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(chǎng)的長期健康監(jiān)測(cè)。文章研究了光纖光柵傳感器在大型鋼吊車梁健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用狀況,介紹了監(jiān)測(cè)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(cè)試結(jié)果和有限元分析結(jié)果基本上一致。

隨著中國地下工程的快速發(fā)展,深基坑安全監(jiān)測(cè)及變形預(yù)測(cè)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(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警,及時(shí)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(cè),截取2017年11月份上旬的監(jiān)測(cè)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(shí)1號(hào)測(cè)點(diǎn)和3號(hào)測(cè)點(diǎn)變化值大致相同,而2號(hào)測(cè)點(diǎn)變化值相對(duì)較大.

本文通過對(duì)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(shí),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(cè)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(shí)認(rèn)為施加不同載荷,觀察fbg的檢測(cè)結(jié)果和檢測(cè)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)證明,光纖光柵傳感器對(duì)于鋼板-混凝土組成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行的無損檢測(cè),其安全系數(shù)和檢測(cè)效率較其他無損檢測(cè)技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

光纖光柵傳感器的應(yīng)用 一、光纖光柵傳感器的優(yōu)勢(shì) 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(cè)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(duì)被測(cè)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(gè)光柵,構(gòu)成傳感陣列,與波分 復(fù)用和時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)分布式傳感; (5)測(cè)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(dòng)、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

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(cè)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(cè)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。

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)(簡稱shm)是指利用現(xiàn)場(chǎng)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(cè)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(cè)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(cè)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。

光纖光柵傳感器介紹

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。

第!"卷第!期武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)#信息與管理工程版$%&’!"(%’! !))*年!月+,-.(/0,12-345(1,.6/35,(76/(/8969(39(85(99.5(8:1;?))@a?bbc4!))*:)!a))?@a)b 收稿日期>!))da)ea)@’ 作者簡介>肖純4?e@)a:f女f湖南婁底人f武漢理工大學(xué)自動(dòng)

概述了光纖光柵傳感器的基本原理及特點(diǎn),重點(diǎn)闡述了在橋梁預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)中光纖光柵傳感器和電阻應(yīng)變片的對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明光纖光柵應(yīng)變傳感器相對(duì)于電測(cè)系統(tǒng)傳感器具有精度高,抗干擾能力強(qiáng),長期穩(wěn)定性高等特點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工程結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

針對(duì)電類傳感器難以滿足橋梁結(jié)構(gòu)長期監(jiān)測(cè)要求的問題,提出利用光纖光柵振動(dòng)傳感器對(duì)橋梁的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè),并通過理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果論證了方案的可行性。光纖光柵傳感器在滿足頻率測(cè)量范圍、溫度適應(yīng)范圍等要求的同時(shí),兼具抗電磁干擾、外形結(jié)構(gòu)簡單、布設(shè)方便、長期穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì),具有良好的工程應(yīng)用前景。

針對(duì)路基沉降變形監(jiān)測(cè)工程中存在的耗費(fèi)大量人力，無法實(shí)時(shí)掌握路況信息的問題，研制開發(fā)了溫度不敏感型尤纖光柵沉降位移傳感器，其量程達(dá)到100mm，測(cè)量精度0．1mm。對(duì)兩個(gè)多月的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明，光纖沉降位移傳感器實(shí)時(shí)反映了路基面的沉降狀況，尤其對(duì)降水等因素引起的路基面沉降速率的變化能夠及時(shí)準(zhǔn)確的響應(yīng)。

針對(duì)路基沉降變形監(jiān)測(cè)工程中存在的耗費(fèi)大量人力,無法實(shí)時(shí)掌握路況信息的問題,研制開發(fā)了溫度不敏感型光纖光柵沉降位移傳感器,其量程達(dá)到100mm,測(cè)量精度0.1mm。對(duì)兩個(gè)多月的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明,光纖沉降位移傳感器實(shí)時(shí)反映了路基面的沉降狀況,尤其對(duì)降水等因素引起的路基面沉降速率的變化能夠及時(shí)準(zhǔn)確的響應(yīng)。

將光纖光柵溫度傳感器和應(yīng)變傳感器埋設(shè)于實(shí)際的瀝青路面結(jié)構(gòu)中，對(duì)氣溫變化引起的瀝青路面結(jié)構(gòu)溫度和靜載試驗(yàn)的路面應(yīng)變進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集工作。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算結(jié)果比較接近，驗(yàn)證了光纖光柵傳感器用于瀝青路面的監(jiān)測(cè)工作的可行性。

(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(cè)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。

作為性能優(yōu)良的敏感元件,均勻光纖布拉格光柵、啁啾光纖布拉格光柵等多種傳感器已經(jīng)有了更多的應(yīng)用領(lǐng)域。通過光纖布拉格光柵內(nèi)部寫入、干涉法側(cè)面寫入、相位模版法寫入等制作技術(shù)的原理說明和對(duì)比評(píng)介,通過光纖光柵傳感器對(duì)所在環(huán)境的應(yīng)變、應(yīng)力、溫度變化和動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)的感應(yīng)原理分析,以及對(duì)光纖光柵傳感器在復(fù)合材料、電力系統(tǒng)、石油天然氣井和建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用工程的綜述,闡明了這一類傳感器件在單參數(shù)傳感測(cè)量,特別是多參數(shù)傳感測(cè)量中還有很大的發(fā)展空間,值得進(jìn)一步研究。

立井的安全在礦井建設(shè)中尤為重要,因此對(duì)其進(jìn)行安全性監(jiān)測(cè)必不可少。采用光纖光柵傳感器對(duì)內(nèi)蒙古鄂爾多斯凍結(jié)井筒進(jìn)行了監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括井壁鋼筋軸力、混凝土應(yīng)變和井壁溫度,在實(shí)際監(jiān)測(cè)過程中充分體現(xiàn)了光纖光柵傳感器具有的高精度測(cè)量、分布式測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。最后對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析,得出了一些有用的結(jié)論,表明利用光纖光柵傳感器監(jiān)測(cè)凍結(jié)井筒具有很好的效果。

光纖光柵傳感器實(shí)時(shí)解調(diào)系統(tǒng)