光纤光栅传感器在路桥隧结构健康监测中的应用

本文对目前国内外光纤光栅传感器在桥梁结构健康监测中的应用做了简要概述。

依据结构健康监测的基本概念,阐述了光纤光栅的构造和传感原理,列举了采用光纤光栅封装传感器的三种工艺,介绍光纤光栅传感网络系统原理以及光纤光栅传感器发展历程和在健康监测中的应用。

光纤光栅传感器具有体积小、质量轻、灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰、传输频带较宽和容易进行分布式测量等诸多传统传感器所不具备的优点,更适用于大型复杂结构的现场的长期健康监测。文章研究了光纤光栅传感器在大型钢吊车梁健康监测中的应用状况,介绍了监测系统的组成,传感器的构造和布置,并进行了实验,实验测试结果和有限元分析结果基本上一致。

随着中国地下工程的快速发展,深基坑安全监测及变形预测已成为岩土工程领域的重要课题之一,以太原火车站调蓄池项目为例,为了能够在基坑施工中进行实时监测预警,及时加强防护,将光纤光栅传感器用于基坑深层水平位移监测,截取2017年11月份上旬的监测数据,结果表明,该基坑深层水平位移变化值随着开挖深度的增加而增大,最大值为18.6mm,同时1号测点和3号测点变化值大致相同,而2号测点变化值相对较大.

本文通过对光纤结构及原理的了解,解释了光纤中光波传播的主要特点。在了解了光纤光栅传感器构造及工作原理的同时,以钢板-混凝土结构材料为实验模型,利用光纤光栅传感器作为检测仪器,通过在钢板-混凝土材料构成的桥面上布置不同数量和种类的fbg,同时认为施加不同载荷,观察fbg的检测结果和检测数据。实验证明,光纤光栅传感器对于钢板-混凝土组成的结构进行的无损检测,其安全系数和检测效率较其他无损检测技术具有明显的优势。

光纤光栅传感器的应用 一、光纤光栅传感器的优势 与传统的传感器相比,光纤bragg光栅传感器具有自己独特的优点: (1)传感头结构简单、体积小、重量轻、外形可变,适合埋入大型结构中, 可测量结构内部的应力、应变及结构损伤等,稳定性、重复性好; (2)与光纤之间存在天然的兼容性,易与光纤连接、低损耗、光谱特性 好、可靠性高; (3)具有非传导性,对被测介质影响小,又具有抗腐蚀、抗电磁干扰的特 点,适合在恶劣环境中工作; (4)轻巧柔软,可以在一根光纤中写入多个光栅,构成传感阵列,与波分 复用和时分复用系统相结合,实现分布式传感; (5)测量信息是波长编码的,所以,光纤光栅传感器不受光源的光强波 动、光纤连接及耦合损耗、以及光波偏振态的变化等因素的影响,有较强的抗 干扰能力; (6)高灵敏度、高分

光纤光栅传感器是20世纪90年代光纤传感器领域最主要的发明,它是一种光纤无源器件,具有可靠性好,测量精密度高,抗电磁干扰强等特点。光纤光栅的发明,在光纤传感领域引起了革命性的变化,突显出它在信息领域的重要地位。本文着重介绍了光纤光栅的发展过程、光纤光栅传感器的原理、以及在传感方面的现状和运用,并分析光纤光栅传感器在实际工程应用中的一些瓶颈之处,且提出了相关的看法。

光纤光栅传感器是20世纪90年代光纤传感器领域最主要的发明,它是一种光纤无源器件,具有可靠性好,测量精密度高,抗电磁干扰强等特点。光纤光栅的发明,在光纤传感领域引起了革命性的变化,突显出它在信息领域的重要地位。本文着重介绍了光纤光栅的发展过程、光纤光栅传感器的原理、以及在传感方面的现状和运用,并分析光纤光栅传感器在实际工程应用中的一些瓶颈之处,且提出了相关的看法。

结构健康监测(简称shm)是指利用现场的无损传感技术,通过包括结构响应在内的结构系统特性分析,达到监测结构损伤或退化的目的。传统传感器下的健康监测系统普遍存在着稳定性与耐久性差、抗干扰性(包括电磁、噪音、光强)差、布设工艺复杂、成活率低等缺点,也是土木工程界迫切需要解决的难题。本文将光纤光栅传感器引入健康监测系统的传感系统,为解决这一难题指明了新的思路,并在实践中得到有效验证。

光纤光栅传感器介绍

基于压电陶瓷的光纤光栅传感器的设计。主要方法是利用改变压电陶瓷的相关封装的新结构,再结合光纤光栅而制成的电压传感器。由实验结果得出:在0～160v的电压范围内,中心波长的变化与该传感器两端的电压的改变有很好的线性关系,线性拟合度可达0.99,线性调谐的波长范围约为1.6nm。

第!"卷第!期武汉理工大学学报#信息与管理工程版$%&’!"(%’! !))*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)@’ 作者简介>肖纯4?e@)a:f女f湖南娄底人f武汉理工大学自动

概述了光纤光栅传感器的基本原理及特点,重点阐述了在桥梁预应力监测中光纤光栅传感器和电阻应变片的对比实验研究,实验结果表明光纤光栅应变传感器相对于电测系统传感器具有精度高,抗干扰能力强,长期稳定性高等特点,能够实现对工程结构的实时在线监测。

针对电类传感器难以满足桥梁结构长期监测要求的问题,提出利用光纤光栅振动传感器对桥梁的振动状态进行监测,并通过理论和实验结果论证了方案的可行性。光纤光栅传感器在满足频率测量范围、温度适应范围等要求的同时,兼具抗电磁干扰、外形结构简单、布设方便、长期稳定性好等优势,具有良好的工程应用前景。

针对路基沉降变形监测工程中存在的耗费大量人力，无法实时掌握路况信息的问题，研制开发了温度不敏感型尤纤光栅沉降位移传感器，其量程达到100mm，测量精度0．1mm。对两个多月的现场试验数据分析表明，光纤沉降位移传感器实时反映了路基面的沉降状况，尤其对降水等因素引起的路基面沉降速率的变化能够及时准确的响应。

针对路基沉降变形监测工程中存在的耗费大量人力,无法实时掌握路况信息的问题,研制开发了温度不敏感型光纤光栅沉降位移传感器,其量程达到100mm,测量精度0.1mm。对两个多月的现场试验数据分析表明,光纤沉降位移传感器实时反映了路基面的沉降状况,尤其对降水等因素引起的路基面沉降速率的变化能够及时准确的响应。

将光纤光栅温度传感器和应变传感器埋设于实际的沥青路面结构中，对气温变化引起的沥青路面结构温度和静载试验的路面应变进行了数据采集工作。监测数据与理论计算结果比较接近，验证了光纤光栅传感器用于沥青路面的监测工作的可行性。

传感器作为感知各种结构系统状态变化、获取结构系统信息的重要工具之一,在生产自动化控制、科学技术测试、安全监测、计量贸易等领域发挥着非常重要的作用。传统力学测试、位移测试及温度测试等传感技术多采用电阻应变方法来实现,这种采用电信号测试的方法最大缺点在于易受干扰。进入21世纪,随着高科技的不断发展,国内外正在努力研究一种新的传感技术-光纤光栅传感技术,这种传感技术具有长期稳定性好,干扰小,可测量结构物内部物理量等优点。本文将从光纤光栅定义、光纤光栅传感原理及光纤光栅传感技术应用等方面对这种这种新的传感技术进行研究。

(完整版)光纤光栅传感器的应用

光纤光栅是一种新型的无源光子器件,可用来精确测量微应变和温度等多种物理量,在光传感领域发挥着愈来愈重要的作用。

作为性能优良的敏感元件,均匀光纤布拉格光栅、啁啾光纤布拉格光栅等多种传感器已经有了更多的应用领域。通过光纤布拉格光栅内部写入、干涉法侧面写入、相位模版法写入等制作技术的原理说明和对比评介,通过光纤光栅传感器对所在环境的应变、应力、温度变化和动态磁场的感应原理分析,以及对光纤光栅传感器在复合材料、电力系统、石油天然气井和建筑结构中的应用工程的综述,阐明了这一类传感器件在单参数传感测量,特别是多参数传感测量中还有很大的发展空间,值得进一步研究。

立井的安全在矿井建设中尤为重要,因此对其进行安全性监测必不可少。采用光纤光栅传感器对内蒙古鄂尔多斯冻结井筒进行了监测,监测内容包括井壁钢筋轴力、混凝土应变和井壁温度,在实际监测过程中充分体现了光纤光栅传感器具有的高精度测量、分布式测量的优点。最后对监测结果进行了分析,得出了一些有用的结论,表明利用光纤光栅传感器监测冻结井筒具有很好的效果。