光纤法-布应变传感器在桥梁状态监测中的应用

光纤法-布(F-P)应变传感器具有稳定性好、精度高、抗电磁干扰能力强等特点,在桥梁结构状态监测中得到日益广泛的应用.介绍了F-P应变传感器的基本原理、结构及系统,并将该系统实际应用于大桥结构状态监测中.测量结果表明:光纤F-P应变传感器的测量数据能够有效地反映桥梁结构混凝土内部受温度影响的应变变化,测量系统运行正常有效.     

光纤传感器用于混凝土结构状态检测的研究

本文将纤传感器埋入混凝土中，供定时检测结构的应力，应变、裂缝发展等内部状态参数的变化，并也分析和讨论了光纤传感器埋入混凝土结构的方法及原理，同时对埋入光纤传感器的混凝土棱柱内件作了实验研究，实验结果表明，光纤传感器的输出变化能反映结构内部应变及裂缝等状态的变化情况。     

埋入式FBG混凝土应变传感器特性研究

光纤光栅传感技术在混凝土结构健康监测中具有广泛应用前景。研究了一种埋入式光纤光栅混凝土应变传感器,从力学角度理论分析了埋入式光纤光栅应变传感器的工作原理,并对传感器的结构和制作工艺上展开了详细的分析和有限元验证,并对传感器的性能进行了试验研究,试验结果表明:该结构的传感器具有较好的重复性、一致性和温度补偿特性。     

一种复合材料封装光纤光栅片式应变传感器研究

设计了一种基于碳纤维复合材料封装的光纤Bragg光栅应变传感器,传感器采用片式封装,分析了传感器轴向应变分布与结构参数的关系,确定了其结构尺寸。试验研究表明:该传感器主要性能指标能满足混凝土应变测量的需要。     

基于全分布式光纤传感器测试设备的准分布式光纤传感器的应用研究

介绍了国内外光纤传感器应用于桥梁等大型预应力混凝土结构进行安全监测的现状,阐述了分布式光纤传感器的工作原理,提出了可以考虑开发一种基于全分布式光纤传感器的测试设备的准分布式光纤传感器,指出了光纤传感器在大型预应力等结构健康监测应用中的发展前景。     

粘贴式光纤光栅传感器应变传递规律研究

介绍一种粘贴式的光纤光栅应变传感器的结构和工作特性.首先从力学的角度分析了粘贴式光纤光栅应变的传递规律,然后采用有限元的方法分析了粘贴式应变传感器的变形传递影响因素,确定了粘贴式光纤光栅传感器的结构参数,最后对该粘贴式的光纤光栅应变传感器进行了重复性、一致性、动态特性和疲劳性实验,实验证明了该传感器在大型土木工程中具有较高的实用价值.     

基于虚拟仪器技术的光纤应变测试系统

分析了光纤应变传感器的基本原理,并在实验室与电阻式应变传感器进行了应变对比测试实验.结合计算机虚拟仪器技术,以桥梁结构为被测对象,设计了基于法-珀光纤传感技术的应变测试系统.系统通过PC-DAQ采集平台和LabVIEW实现数据的自动采集和处理.应用结果表明,该系统不但具有传统电测法的优点,同时具有灵敏度高、抗干扰性强的特点,可用于大型结构健康状态的在线监测,在工程实际应用中具有重要意义.     

基于光纤光栅应变传感器的监测系统设计

通过在桥梁、建筑等重大工程结构的具体实施应用中，对光纤光栅工程结构应变长期监测系统的设计方法、基本构成、传感网络的优化、系统的温度补偿、现场传感器的布设、保护工艺等诸多重要问题进行了分析和研究，并加以解决。应用此系统对大型重量级工作制钢吊车梁的加固进行了监测，通过与理论的对比表明采用光纤光栅应变传感网络对大型构件实现应变检测是可行的。     

基于一维堆叠卷积自编码器的分布式应变裂缝检测

桥梁裂缝检测对于桥梁健康检测具有重要的意义.基于布里渊时域分析的分布式光纤传感器能够测量整个结构表面的应变数据.由于测量所得应变数据信噪比低,存在裂缝损伤处的应变异常被噪声"淹没"和"混淆"的问题.针对这一问题,提出一种基于一维堆叠卷积自编码器的分类检测方法.该方法具有噪声鲁棒性强、自提取特征可判别性高等优势.首先,通过布置光纤传感器获取结构表面应变数据,对光纤应变数据进行标准化预处理,并划分应变子序列.然后,使用一维堆叠卷积自编码器自动提取应变子序列的特征.最后,通过Softmax分类器对所提取的应变子序列特征进行分类,即裂缝或非裂缝.实验结果表明,该方法可以有效检测微小裂缝,检测准确率高.并且该方法提取的特征可判别性优于卷积神经网络和堆叠自编码器等方法.     

一种基片式光纤光栅应变增敏传感器

针对传统裸光栅直接粘贴式应变传感器应变灵敏度小的缺陷,提出了一种基片式光纤光栅应变增敏传感器,通过设计杠杆增敏结构的封装基片实现对光纤光栅的应变增敏.该传感器具有较大的应变放大机制,其测量精度与稳定性超过了裸光纤光栅.建立了该传感器的理论感知模型,并进行了与有限元仿真分析.由等强度悬臂梁标定实验可得该传感器实际应变灵敏度为6.122 pm/με,与理论结果和仿真结果一致,且线性度达到0.99998.通过动态激振实验对该应变增敏传感器的动态响应进行研究,实验结果表明该传感器能够在0～100 Hz范围内保持一致的增敏效果,能够良好的跟踪动态应变.该传感器在大型机械装备的健康监测与故障诊断方面具有良好的应用前景.     

光纤和电阻应变片在结构变形测试中的对比试验研究

在测量结构应变和变形时,传统的电阻应变片测试技术和新型的光栅布拉格光纤传感技术（FBG）、布里渊光时域反射技术（BOTDR）三者均具有不同的监测原理。设计并进行了基于这三种监测技术的简支梁弯曲试验,测试结构应变,对比结构挠曲变形,分析了三种监测技术在应变测量中的精度、灵敏度、布设工艺和适用性等,评价了两种光纤传感技术用于结构挠曲变形测试的特性。为选择土木工程结构监测手段提供参考依据,对进一步研究、开发新型应变传感器和监测仪具有参考价值。     

分布式光纤传感器应变传递性能分析及试验研究

分布式光纤传感技术是一种新型光电监测技术,可实现应变、温度的长距离分布式检测,适用于土木工程结构的健康监测.应变量测的准确性是进行结构健康诊断和评估的关键,其中影响分布式光纤传感技术应变测量精度的因素除了设备自身性能,还与感应结构应变信号的分布式光纤传感器的应变传递性能有关.从理论上分析了传感光纤特性、粘结剂物理性质、...     

基于分布式光纤的钢筋混凝土锈胀开裂监测试验研究

氯盐引起的钢筋混凝土锈胀开裂是影响结构耐久性的主要病害之一,对锈胀开裂进行全过程监测是评估结构的剩余使用寿命和做出维修决策的关键。分布式光纤传感技术是一种新型光电监测技术,可实现腐蚀环境下的应变、温度的长距离分布式检测,适用于钢筋混凝土锈胀开裂监测。本文基于钢筋混凝土锈胀开裂的力学原理,设计了钢筋混凝土锈胀开裂全过程的分布式光纤传感监测技术,通过内压加载模拟试验标定了光纤应变和混凝土膨胀、裂缝之间的对应关系,最后采用通电加速试验验证了本文提出方法的有效性。结果表明,分布式光纤传感技术能实时跟踪监测锈胀开裂全过程,监测数据可用于判断初始开裂发生的时间点,由标定试验获取的应变/裂缝系数可实现锈胀裂缝的宽度估算,为工程结构养护管理提供决策依据。     

分布式光纤温度和应变传感系统研究进展

基于布里渊散射的分布式光纤传感系统是面向温度、应变等参数的高测量精度、高空间分辨率、高频率分辨率的监测手段.分别从光纤传感器设计与模拟、传感光纤的选用、传感技术辅助提升等三个方向总结和分析了基于布里渊散射的分布式光纤温度-应变传感系统的研究与发展现状;介绍了分布式光纤传感系统在油井、海底电缆等领域的应用;并展望了未来的研究发展趋势.     

新型埋入式长距离应变光纤传感器研制及性能研究

基于布里渊散射的分布式光纤传感技术可检测长距离光纤沿线的分布式应变和温度,非常适用于结构健康监测.但如何保证传感光纤在铺设及后期监测过程中的安全性是其应用于土木工程领域的关键问题.介绍了一种新型埋入式长距离光纤传感器的研制方法,首先在结构施工过程中根据监测网设计预埋微管,再通过气吹技术将传感光纤铺设至微管内部,最后利用...     

一种光纤光栅智能夹层的实验研究

根据智能结构中光纤自诊断系统标准化、集成化、模块化的要求,基于双重光纤Bragg光栅(FBG)传感器,研制了一种光纤智能夹层系统,实验表明:它可以对结构同一位置的应变和温度响应进行同时区分监测。利用智能夹层中FBG传感器网络和先进的信息处理技术,可以建立结构损伤主动、在线和实时监测系统。     

某山地变电站二级边坡稳定性分析研究

瑞典条分法是对山地变电站边坡进行稳定性分析的一种有效手段,结合光纤传感技术实际监测可以进一步验证边坡的稳定性。利用瑞典条分法进行边坡稳定性验算,分析其安全系数。并布设表面式裂缝传感器监测边坡表面应变量,监测结果显示上表面IS3传感器的应变变化为近540με,下表面IS4传感器的应变变化为近120με,IS5传感器的应变变化为近120με。布设表面分布式紧套光纤,采用OTDR法监测边坡表面形变,监测结果显示光纤链路的衰减系数为12.567 dB/km,衰减曲线有良好线性,无明显台阶,判定边坡处于稳定状态。     

柔性基体材料封装FBG传感器的应变传递误差分析

由于力学理论和有限元仿真应用于道路结构的分析受材料参数与边界条件等因素影响较大,要获得其准确、真实的受力状态,需借助原位监测技术。然而,日益得到推广应用的高性能光纤光栅敏感元件因其传统的封装方式,无法在模量上匹配相对离散的道路结构测试。为此,本文以沥青路面结构为研究对象,提出了一种以纯沥青为光纤光栅外包层、以小粒径沥青混合料为封装层的柔性基体材料光纤光栅封装技术,建立了其变形作用机理的力学模型,从理论角度分析其应变传递机理,给出了相应的误差修正公式,并通过模型试验方式检验该传感器的感知性能及误差修正公式的适用性。研究结果表明：该种柔性原材料封装光纤传感器可用于沥青混合料的监测,且借助应变传递误差修正公式能较好地消除部分因素的影响,间接地保证了沥青路面结构真实变形的高精度还原,为路面结构监测技术的发展起到了积极的推进作用。     

基于正交试验的光纤传感器金属化连接工艺优化

为了克服光纤传感器有机胶封装带来的可靠性差、应变传递效率低的问题,采用粒子扩散系统对光纤传感器进行金属化连接以实现光纤传感器的无胶封装;为提高金属粘接层与基体的结合强度,设计了以工作距离、驱动电压、进给速度、粒子场气压为试验素的4水平正交试验方案,并用划痕法对金属粘接层的结合强度结果进行评估。通过统计分析,获得了影响金属粘接层与基体结合强度的主要因素和次要因素,优化了光纤传感器金属化连接工艺。