光纤光栅传感器用于钢筋混凝土结构健康监测实验

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。

文章介绍了光纤布拉格光栅传感器的原理和发展，列举分析其目前应用于路桥隧领域的研究及工程实例。文章着重阐述光纤光栅传感器在结构健康监测中的应用价值，并剖析光纤光栅传感器在道路应用方面存在的问题。

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。

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。

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。

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。

光纤光栅传感器介绍

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

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。

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。

文章根据光纤传感器的基本原理,阐述选用两根竖向预应力粗钢筋,分别在其表面粘贴片式光纤光栅传感器和裸光纤光栅传感器,同时用普通电测系统监测预应力筋中的张拉应力进行试验。试验发现,这两种光纤光栅传感器波长移动量同应力应变具有良好的线性关系,可应用于工程实际。

地铁隧道是现代城市中一项重要的基础设施,因此对其进行施工期的安全性监测也变得必不可少。采用光纤光栅传感器对上海市轨道交通6号线地铁隧道管片在施工过程中进行了监测,监测内容包括管片的钢筋应力和管片表面应变,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,同时表明利用光纤光栅传感器监测盾构隧道管片具有很好的效果。

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.

分析了光纤光栅传感的优势及其系统组成,它采用波长调制,与光强调制和干涉调制相比,检测结果更加精确。同时利用波分复用等技术,串联多个布喇格光栅进行准分布式监测,对智能化建筑的实现很有帮助,并具体应用到一种力学模型—悬臂梁。

钢筋腐蚀是导致钢筋混凝土结构耐久性劣化的最重要因素之一。钢筋腐蚀将导致钢筋体积大大增加,混凝土保护层开裂、剥落,结构承载力下降,甚至倒塌。基于光纤布拉格光栅应变传感器的原理,根据钢筋腐蚀体积膨胀,提出了一种新的钢筋腐蚀光纤光栅传感器及温度补偿方法。传感器构造是在两根紧靠的钢筋中心附近粘贴光纤光栅,由于钢筋腐蚀体积膨胀,钢筋直径增加将转变成布拉格光纤光栅的应变,从而实现对钢筋腐蚀程度及速率的监测。传感器的监测原理是设置一个钢筋腐蚀光纤光栅传感器来监测由于钢筋腐蚀和温度变化引起的光栅应变,同时单独设置一个不锈钢光纤光栅传感器来测量温度引起的光栅应变。这两个光纤光栅传感器的应变监测,可分离出钢筋由于腐蚀所引起的体积变化。在混凝土结构中埋入封装的传感器,通过监测光纤光栅波长的漂移可以直接测量钢筋腐蚀程度,而且不受腐蚀因素的影响,可用于混凝土结构中钢筋腐蚀的早期监测。最后通过实验标定了钢筋腐蚀率与光栅波长位移的关系。

将加热电缆和光纤光栅温度传感器一起埋入堆石料,在现场进行升温和降温试验。试验表明,大坝堆石料在加热过程中温升随时间变化基本呈上升趋势,在降温过程中温差随时间变化基本呈下降趋势,加热过程的温升变化规律比降温过程更明显;当渗漏发生时,单位时间内温升很小,基本不变化;如果监测的温度突然降低且降低后温升很小甚至不再升高,表明有渗漏发生。通过这些规律,利用光纤光栅传感器对大坝渗漏进行连续安全监测,对大坝安全管理有着重要的现实意义。

【摘要】光纤光栅是现代光纤传感中应用最广泛的器件与技术。自1978年加拿大渥太华研 究中心利用光纤的光敏效应成功制成第一根光纤光栅以来，光纤光栅传感器便因为体积小、 重量轻、检测分辨率高、灵敏度高、测温范围宽、保密性好、抗电磁干扰能力强、抗腐蚀性 强等特点及其具有本征自相干能力强和能在一根光纤上利用复用技术实现多点复用、多参量 分布式区分测量的独特优势而被广泛应用于各行各业。本文先对光纤光栅传感器的工作原理 及其分类进行论述，接着简述光纤光栅传感器的一些重要应用，然后对光纤光栅传感器的研 究方向进行简单分析，最后是小结和展望。 【关键词】传感器；光纤光栅传感器；光纤光栅传感技术 一、光纤光栅传感器的工作原理及其分类 光纤光栅是利用光致折射率改变效应，使纤芯折射率沿轴向产生周期性变化，在纤芯内 形成空间相位光栅。光纤光栅传感器目前研究的主要有三种类型：一是利用光纤布喇

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。

【摘要】光纤光栅是现代光纤传感中应用最广泛的器件与技术。自1978年加拿大渥太华研 究中心利用光纤的光敏效应成功制成第一根光纤光栅以来，光纤光栅传感器便因为体积小、 重量轻、检测分辨率高、灵敏度高、测温范围宽、保密性好、抗电磁干扰能力强、抗腐蚀性 强等特点及其具有本征自相干能力强和能在一根光纤上利用复用技术实现多点复用、多参量 分布式区分测量的独特优势而被广泛应用于各行各业。本文先对光纤光栅传感器的工作原理 及其分类进行论述，接着简述光纤光栅传感器的一些重要应用，然后对光纤光栅传感器的研 究方向进行简单分析，最后是小结和展望。 【关键词】传感器；光纤光栅传感器；光纤光栅传感技术 一、光纤光栅传感器的工作原理及其分类 光纤光栅是利用光致折射率改变效应，使纤芯折射率沿轴向产生周期性变化，在纤芯内 形成空间相位光栅。光纤光栅传感器目前研究的主要有三种类型：一是利用光纤布喇

光纤光栅传感器的研究与应用 0引言近年来。随着光纤通信技术向着超高速、大容量通信系统的方向 发展，以及逐步向全光网络的演进．在光通信迅猛发展的带动下，光纤光栅已 成为发展最为迅速的光纤无光源器件之一。光纤在紫外光强激光照射下，利用 光纤纤芯的光敏感特性．光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应的变化。 这样，在光纤轴向上就会形成周期性的折射率波动，即为光纤光栅。由于光纤 光栅具有高灵敏度、低损耗、易制作、性能稳定可靠、易与系统及其它光纤器 件连接等优点，因而在光通信、光纤传感等领域得到了广泛应用。为此。本文 从光纤布拉格光栅、长周期光纤光栅等光纤光栅的原理出发，综述了光纤布拉 格光栅对温度、应变同时测量技术的应用。1光纤传感器的工作原理1．1光 纤光栅传感器的结构光纤布拉格光栅fbg于1978年发明问世。它利用硅光 纤的紫外光敏性写入光纤芯内，从而在光纤上形成周期性的光

第十章光纤光栅传感器