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光纤光栅传感器的各种应用范围

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2019/5/5 15:15:07

光纤光栅传感器属于光纤传感器的种,基于光纤光栅的传感过程是通过外界物理参量对光纤布拉格波长的调制来获取传感信息,是种波长调制型光纤传感器。

 

1、土木及水利程中的应用

土木程中的结构监测是光纤光栅传感器应用活跃的域。力学参量的测量对于桥梁、矿井、隧道、大坝、建筑物等的维护和健康状况监测是非常重要的.通过测量上述结构的应变分布,可以预知结构局的载荷及健康状况.。光纤光栅传感器可以贴在结构的表面或预埋入结构中,对结构同时行健康检测、冲击检测、形状控制和振动阻尼检测等,以监视结构的缺陷情况.。另外,多个光纤光栅传感器可以串接成个传感网络,对结构行准分布式检测,可以用计算机对传感信号行远程控制。

2、在桥梁安监测中的应用

目前, 应用光纤光栅传感器多的域当数桥梁的安监测。斜拉桥斜拉索、悬索桥主缆及吊杆和系杆拱桥系杆等是这些桥梁体系的关键受力构件,其他土木程结构的预应力锚固体系,如结构加固采用的锚索、锚杆也是关键的受力构件。上述受力构件的受力大小及分布变化直接地反映结构的健康状况,因此对这些构件的受力状况监测及在此基础上的安分析评估具有重大意义。

加拿大卡尔加里附近的Beddington Trail 大桥是早使用光纤光栅传感器行测量的桥梁之(1993 年), 16 个光纤光栅传感器贴在预应力混凝土支撑的钢增强杆和炭纤复合材料筋上,对桥梁结构行长期监测, 而这在以前被认为是不可能。德德累斯顿附近A 4 速公路上有座跨度72 m的预应力混凝土桥, 德累斯顿大学的Meis-sner 等人将布拉格光栅埋入桥的混凝土棱柱中, 测量荷载下的基本线性响应, 并且用常规的应变测量仪器作了对比试验, 证实了光纤光栅传感器的应用可行性。瑞士应力分析实验室和美海军研究实验室, 在瑞士洛桑附近的V aux 箱形梁架桥的建过程中, 使用了32个光纤光栅传感器对箱形梁被推拉时的准静态应变行了监测, 32个光纤光栅分布于箱形梁的不同位置、用扫描法- 泊系统行信号解调。

施情况:整个检测项目的实施主要包括传感器布设、数据测量和数据分析三大步。在卢浦大桥选定的端面上布设了8个光纤光栅应变传感器和4个光纤光栅温度传感器,其中8个光纤光栅应变传感器串接为1路,4个温度传感器串接为1路,然后通过光纤传输到桥管所,实现大桥的集中管理。数据测量的周期根据业主的要求来确定,通过在桥面加载的方式,利用光纤光栅传感网络分析仪,成桥梁的动态应变测试。

3、在混凝土梁应变监测中的应用

1989年, 美Brown University 的Mendez 等人提出把光纤传感器埋入混凝土建筑和结构中, 并描述了实际应用中这研究域的些基本设想。此后, 美、英、加拿大、日本等家的大学、研究机构投入了很大力量研究光纤传感器在智能混凝土结构中的应用。

在混凝土结构浇注时所遇到的个非常棘手的问题是: 如何才能在混凝土浇捣时避免破坏传感器及光缆。光纤Bragg光栅通常写于普通单模通讯光纤上, 其质地脆, 易断裂, 为适应土木程施粗放性的点, 在将其作为传感器测量建筑结构应变时,应采取适当保护措施。

种可行的方案是:在钢筋笼中布置好混凝土应变传感器的光纤线路后, 将混凝土应变传感器用铁丝等按照预定位置固定在钢筋笼中, 然后将中间段用纱布缠绕并用胶带固定。而对粘贴式钢筋应变传感器般则用外涂胶层行保护。

 

4、在水位遥测中的应用

在光纤光栅平台上研制出的度光学水位传感器门用于江河、湖泊以及排污系统水位的测量。传感器的度可以到达±0.1%F·S。光纤安装在传感器内,由于光纤纤芯折射率的周期性变化形成了FBG,并反射符合布拉格条件的某波长的光信号。当FBG与弹性膜片或其它设备连接在起时,水位的变化会拉伸或压缩FBG。而且,反射波长会随着折射率周期性变化而发生变化。那么,根据反射波长的偏移就可以监测出水位的变化。

5、在公路健康检测中的应用

公路健康监测性:

交通是与人们息息相关的事情,同样也是制约城市发展的主要因素,可以说交通的好坏可以直接决定个城市的发展命运。每年家都要投入大量资金用在公路修建以及维护上,其中维护费用占据了很大分。即便是这样,每年仍然有大量公路遭到破坏,公路的早期损坏已成为影响速公路使用能的发挥和诱发交通事故的大病害。,而破坏般都是因为汽车载,速以及自然原因引起的,并且也和公路修建的质量有很大关系。所以在公路施过程以及使用过程中行健康检测是非常有的。现在的公路般分三层行施,分为底基层、普通层和沥青层,在施过程中埋入温度以及应变传感器可以及时得到温度以及应变的变化情况,对公路质量行实时监控。详细了解施材料的点以及影响施质量的因素

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