詳細(xì)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(diǎn)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。

光纖光柵傳感健康監(jiān)測技術(shù)及其工程應(yīng)用項(xiàng)目源自遼寧省科學(xué)技術(shù)基金（20032120）、遼寧省科學(xué)技術(shù)重點(diǎn)基金（20042149）以及國家自然科學(xué)基金（50408031）。承擔(dān)單位為大連理工大學(xué)，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人為李宏男教授。本成果于2006年獲得遼寧省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎。光纖光柵可以埋入大型土木結(jié)構(gòu)并對其內(nèi)部的應(yīng)變等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的高分辨率和大范圍監(jiān)測，是未來智能結(jié)構(gòu)的集成光學(xué)神經(jīng)，也是目前結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測首選的傳感器。本項(xiàng)目圍繞埋入式光纖光柵傳感器的應(yīng)變傳遞機(jī)制、在非軸向力作用下光纖光柵傳感器的應(yīng)變傳遞率、

光纖光柵傳感技術(shù)是國際上近十年發(fā)展起來的新型傳感技術(shù),既用光纖感測信號又用光纖傳輸信號,是以光纖為載體的傳感技術(shù)的最杰出代表。目前該技術(shù)已經(jīng)相對成熟,并成功地應(yīng)用于多個(gè)相關(guān)行業(yè)。介紹了在光纖光柵技術(shù)平臺上研制出的傳感器的特點(diǎn)、工作原理及其在水利監(jiān)測中的應(yīng)用,著重于光纖光柵傳感技術(shù)在水位遙測及大壩安全監(jiān)測上的應(yīng)用。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,傳感技術(shù)也是得到質(zhì)的飛躍,光纖光柵傳感技術(shù)與傳統(tǒng)傳感技術(shù)相比有著很多優(yōu)勢,因此在很多行業(yè)中得到了應(yīng)用。文章就對光纖光柵傳感技術(shù)做一個(gè)簡單地分析,同時(shí)介紹了其在一些領(lǐng)域的具體應(yīng)用。

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。

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。

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(jià)值，并剖析光纖光柵傳感器在道路應(yīng)用方面存在的問題。

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。

光纖傳感技術(shù)在隧道健康監(jiān)測中的施工——瑤嶺隧道左線b段全長790m，隧道主要穿越強(qiáng)分化一微分化泥巖，其中強(qiáng)風(fēng)化泥巖灰青色，層狀構(gòu)造．節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯呈碎塊狀，巖體呈碎裂狀松散結(jié)構(gòu)。微風(fēng)化泥巖灰青色，層狀構(gòu)造，巖體呈中厚層結(jié)構(gòu)。地下水主要為基巖裂...

采用光纖光柵及無線智能傳感技術(shù)的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)研究取得重要進(jìn)展

理論依據(jù)瑤嶺隧道左線b段全長790m,隧道主要穿越強(qiáng)分化-微分化泥巖,其中強(qiáng)風(fēng)化泥巖灰青色,層狀構(gòu)造,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖芯呈碎塊狀,巖體呈碎裂狀松散結(jié)構(gòu)。微風(fēng)化泥巖灰青色,層狀構(gòu)造,巖體呈中厚層結(jié)構(gòu)。地下水主要為基巖裂隙水,雨季可沿節(jié)理滲入隧道出現(xiàn)潮濕或滴水現(xiàn)象。洞口段為溝谷斜坡地貌,坡積土埋深3～4m,洞身最大埋深達(dá)123m。

光纖傳感、光纖光柵、光纖光柵傳感 光纖傳感技術(shù)由于光纖不僅可以作為光波的傳輸媒質(zhì)，而且光波在光纖 中的傳播時(shí)表征光波的特征參量（振幅、相位、偏振態(tài)、波長等）因外界因素 （如溫度、壓力、磁場、電場、位移等）的作用而間接或直接地發(fā)生變化，從 而可將光纖用作傳感器元件來探測各種待測量（物理量、化學(xué)量和生物量）， 這就是光纖傳感器的基本原理。光纖傳感技術(shù)的分類光纖傳感器可以分為傳 感型（本征型）和傳光型（非本征型）兩大類。利用外界因素改變光纖中光的 特征參量，從而對外界因素進(jìn)行計(jì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)模Q為傳感型光纖傳感器， 它具有傳感合一的特點(diǎn)，信息的獲取和傳輸都在光纖之中。傳光型光纖傳感器 是指利用其它敏感元件測得的特征量，由光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，它的特點(diǎn)是充分 利用現(xiàn)有的傳感器，便于推廣應(yīng)用。這兩類光纖傳感器都可再分成光強(qiáng)調(diào)制、 相位調(diào)制、偏振態(tài)調(diào)制和波長調(diào)制等幾種形式。光纖傳感器的特點(diǎn)1、

分析研究了光纖光柵傳感與測試技術(shù)在大型土木工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測中的應(yīng)用;通過在加固后重載吊車梁圓弧端頭的應(yīng)力測試,對光柵傳感器在結(jié)構(gòu)測試中的布設(shè)、連接和監(jiān)測等進(jìn)行了測試與研究,測試結(jié)果表明:該測試技術(shù)的測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠,與理論計(jì)算結(jié)果吻合較好,是進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全健康監(jiān)測的有效手段.

光纖光柵傳感技術(shù)具有傳統(tǒng)傳感器無可比擬的優(yōu)勢,重大工程結(jié)構(gòu)的健康診斷與監(jiān)測是跨學(xué)科的前沿研究領(lǐng)域。介紹了光纖光柵傳感技術(shù)用于重大工程結(jié)構(gòu)的原理、國內(nèi)外研究以及在重大工程中應(yīng)用的概況,闡述了基于光纖光柵傳感技術(shù)和應(yīng)變模態(tài)理論的損傷自診斷智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的基本構(gòu)成、原理,并指出近期應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)光纖光柵傳感技術(shù)的結(jié)構(gòu)診斷、動態(tài)解調(diào)、工業(yè)化批量生產(chǎn)及其埋設(shè)等方面研究工作。

光纖光柵是一種新型的光無源器件，它的出現(xiàn)使光纖由被動的傳輸介質(zhì)轉(zhuǎn)化為主動的光子器件，并以其獨(dú)特的優(yōu)勢在光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

光纖光柵是一種新型的光無源器件,它的出現(xiàn)使光纖由被動的傳輸介質(zhì)轉(zhuǎn)化為主動的光子器件,并以其獨(dú)特的優(yōu)勢在光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

隨著我國城市化水平的不斷提高,城市交通狀況越來越緊張,而城市軌道交通的建設(shè)與發(fā)展具有運(yùn)量大、快速安全以及環(huán)保等特點(diǎn),在緩解城市交通壓力,改善城市空氣環(huán)境質(zhì)量十分有利。為了確保軌道交通車輛安全運(yùn)行,對車輛運(yùn)行信號進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測極其重要,并且因?yàn)槌鞘熊壍澜煌ǖ倪\(yùn)營編組較小、密度較高、運(yùn)行時(shí)間間隔也比較短等特點(diǎn)使軌道交通的信號監(jiān)測需求比鐵路更大。而光纖光柵傳感技術(shù)的精度與靈敏度都比較高,并且可以有效防止電磁干擾,提高信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性與可靠性。因此,對光纖光柵傳感技術(shù)的應(yīng)用原理進(jìn)行分析,探討光纖光柵傳感技術(shù)在軌道交通車輛中的有效應(yīng)用,對提高軌道交通車輛運(yùn)行監(jiān)測水平有重要意義。

采用耦合波理論分析了光纖光柵對光的反射機(jī)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(shí)驗(yàn)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.

光纖光柵傳感技術(shù)作為工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測的一種全新方法,因其具有較高的性價(jià)比而備受青睞;以橋梁靜載試驗(yàn)為例,詳細(xì)介紹了光纖光柵傳感原理和布設(shè)工藝;根據(jù)靜載試驗(yàn)得出的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)對橋梁健康狀況加以分析表明:光纖光柵傳感技術(shù)性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)能較好反映出實(shí)橋在荷載作用下的健康狀況。

文章對3種光纖傳感技術(shù)(b-otdr/b-otda,dts,fbg)用于架空輸電線路狀態(tài)監(jiān)測進(jìn)行了比較。dts由于檢測方法所限只能檢測溫度。雖然b-otda可以同時(shí)檢測溫度和應(yīng)力,但由于光纖壽命、oppc/opgw制造技術(shù)以及價(jià)格昂貴等因素影響,不適合用于架空輸電線路應(yīng)力監(jiān)測。光纖光柵傳感技術(shù)具有價(jià)格適宜、精度高、速度快、測試距離長、可制成各種傳感器等優(yōu)點(diǎn),適合用于架空輸電線路的溫度及應(yīng)力等狀態(tài)監(jiān)測。

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。