一种监测钢筋腐蚀的光波导传感方法

本文提出一种用于混凝土结构钢筋腐蚀监测的光波导传感方案,该方案基于用金属膜层局部取代光波导的介质包层,构成腐蚀敏感膜,从而获取金属腐蚀信息。本文依据波导理论定性分析了该方案的腐蚀传感原理,提出了在光纤表面形成与钢筋材料相同的ＦｅＣ合金膜的电化学镀膜方法,通过引入化学镀银夹层充当电镀负极,解决了光纤与ＦｅＣ合金亲和性差的问题。在平板波导材料上研究了电化学镀膜工艺,并研制出含有Ａｇ 夹层的Ｆｅ－ Ｃ合金膜层的光纤腐蚀传感器,用多种加速腐蚀介质评价了该传感器的腐蚀传感特性,结果证实了所提传感方案的可行性。     

基于分布式布里渊光学时域反射的光纤腐蚀传感器的实验研究

研究开发了一种用于监测钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀的基于分布式布里渊光学时域反射(BOTDR)的光纤腐蚀传感器,探讨了布里渊传感技术中有效测点的选择方法,并推导了适用于布里渊光纤腐蚀传感器的钢筋腐蚀定量评价公式。利用电化学加速腐蚀实验系统对埋入混凝土试件中的布里渊光纤腐蚀传感器的性能进行了实验研究,利用推导的钢筋腐蚀定量评价公式和布里渊分析仪采集到的数据对钢筋腐蚀的程度进行了实时监测。实验研究表明,该传感器能够有效监测钢筋的早期腐蚀,并实现了对腐蚀的准分布式、实时和定量测量。布里渊光纤腐蚀传感器对钢筋质量损失率δ的有效监测范围约为0.0~0.1%,分辨率约为1.1×10-5。     

光纤传感器在混凝土结构内应力检测中的应用

由于光纤传感器体积小，集传感与传输于一体，无电磁干扰等一系列优点，在机敏复合材料中得到广泛应用。文章提出将光纤传感器埋入混凝土结构中，实时、在线监测混凝土结构内部应力状态的变化，即一种机敏建筑结构雏型。讨论了混凝土结构中埋入光纤传感器的埋入方式，受压、受弯引起的光强输出变化与混凝土结构内部状态的关系，并对埋入光纤传感器的混凝土构件三点弯曲梁、圆柱构件进行了实验研究。实验结果表明，光纤传感器的输出变化能反映混凝土构件内部应力变化情况及裂缝的发生、发展等情况     

一种监测钢盘腐蚀的光波导传感方法

本文提出一种用于混凝土结构钢筋腐蚀监测的光波导传感方案该方案基于用金属膜层局部取代光波导的介质包层,构成腐蚀敏感膜,从而获取金属腐蚀信息。本文依据波导理论定性分析了该方案的腐蚀传感原理,提出了在光纤表面形成与钢筋材料相同的Ｆｅ－Ｃ合金膜的电化学镀膜方法,通过引入化学镀银夹层充当电镀负极,解决了光纤与Ｆｅ－Ｃ合金亲和性差的问题。在平板波导材料上研究了电化学镀膜工艺,并研制出含有Ａｇ夹层的Ｆｅ－Ｃ合金     

光纤混凝土机敏结构的研究

将光纤传感器埋入混凝土结构中，对结构内部的应力应变进行监测，从而保证结构的健康状况。文章研究了将两种外置式Fabry-Perot干涉型（EFPI）光纤传感器埋入混凝土结构，对结构内部的应变进行了测量，实现了光纤混凝土机敏结构的自诊断功能。     

智能金属结构中FBG传感器的埋入实验

智能金属结构具有自我感知、自我诊断的能力,它可以实时监测结构内部温度、应力的变化,以便及时发现事故隐患并采取相应措施.传感器是智能金属结构中的核心元件.如何将光纤光栅传感器成功地埋入到金属材料中是智能金属结构研究中的一个首要问题.该文阐述了光纤Bragg光栅的传感机理,提出用软钎焊的方法将镀有金属保护层的光纤布喇格光栅(FBG)埋入低碳钢中,并测得埋入后FBG传感器的温度传感信号.实验证明了该方法的可行性,为实现智能金属结构奠定了基础.     

混凝土中钢筋腐蚀监测无线传感器节点的设计

本文提出一种混凝土结构中钢筋腐蚀监测无线传感器节点的设计方案,该节点主要由埋入式传感器和外部电路组成。埋入式传感器基于LC振荡电路,通过不同粗细钢丝的通断情况,使谐振频率发生变化,从而判断钢筋的腐蚀情况,该模块具有电路结构简单,成本低廉,无线,无源,便于工程安装实现等特点。外部电路以MSP430F149为主处理芯片,由DDS、无线数据收发芯片NtLF905等电路实现,该电路能够实时采集埋入式传感器的谐振频率变化信息,并具有通讯距离远、数据传输稳定等特点。     

光纤机敏建筑材料与结构的研究进展

本文介绍了光纤传感器埋入混凝土建筑材料与结构中的应用，包括结构状态监测与评估、实验应力分析、服务设施的管理及控制，并介绍了传感阵列输出信号的神经网络处理原理与技术。     

一种基于光纤布拉格光栅的金属腐蚀传感器

基于钢筋混凝土中钢筋锈蚀膨胀和光纤布拉格光 栅(FBG)应变测量原理,设计了一种新型的FBG金属腐蚀传感器。传感器由FBG腐蚀测量传 感器、FBG温度补偿传感器和带有通槽、凹槽、 通孔的钢筋件组成。FBG腐蚀测量传感器用于测量钢筋锈蚀引起的应变,FBG温度补偿传感器 用于消除温 度交叉敏感特性。钢筋件的通槽用环氧树脂填充后,把腐蚀测量传感器的FBG紧密缠绕在钢 筋件的表面, 并固定在环氧树脂固定点上。温度补偿传感器的FBG经过增敏处理后布置在通孔中。推导了 钢筋锈蚀率与FBG波长的理论计算公式;制作了用水泥砂浆封装的FBG金属 腐蚀传感器;最后在制作的混凝土试件上进行加速腐蚀实验,考核传感器的性能。实验结果 表明,设计的FBG 金属腐蚀传感器能够直接测量钢筋的锈蚀程度,并且具有较大的量程,可实现钢筋 混凝土结构中钢筋的 轻微锈蚀和较严重锈蚀情况监测,适用于建筑、桥梁和隧道等领域钢筋混凝土结构中钢 筋锈蚀的结构健康监测。     

智能复合材料光纤传感层的研究

光纤自诊断系统是智能复合材料结构的重要组成部分。但是 ,将光纤传感器阵列埋入复合材料是实现智能复合材料的一个难题。解决这一问题的方法是将光纤传感器集成在一起形成一个模块化的便于埋入复合材料中的光纤传感层。本文探讨两种使用聚酰亚胺制作传感层的方法。一种是把光纤传感器阵列埋入聚酰亚胺薄膜中 ;另一种是用作为光学材料的含氟聚酰亚胺制作矩形 (道沟 )光波导和光传感器。后一种方法制作的传感器模块集成度高、可靠性好 ,是值得注意的发展方向。     

混凝土结构中钢筋腐蚀监测的光纤传感技术

综述了混凝土结构内部钢筋腐蚀监测的光纤传感技术最新进展,分析了钢筋腐蚀产生的原因及现象,介绍了几种光纤腐蚀传感的原理及特点,指出了今后的发展趋势。     

混凝土中基于预埋式LPFG波长解调的耐久性健康监测

为了实现混凝土结构的耐久性健康监测,提出基于长周期光纤光栅(LPFG)折射率特性,将LPFG预埋入混凝土结构中,通过对LPFG的波长解调,实现钢筋锈蚀监测。钢筋发生锈蚀后,钢筋钝化层表面附近Cl-浓度的改变将影响钢筋周围混凝土的折射率,对LPFG进行波长解调并进行温度补偿,获知环境折射率变化进而判断钢筋的锈蚀程度。实验结果表明,钢筋锈蚀率达到12.6%时,对应的锈水折射率1.353 6仍小于LPFG可监测到的折射率范围,并实验获得了LPFG谐振波长漂移量与钢筋锈蚀率之间的对应关系。本方法无需化学试剂,全光纤化,能够准确地实现混凝土结构中钢筋锈蚀的早期至中期监测。     

混凝土中钢筋锈胀分布式光纤监测试验研究

采用布里渊光时域反射测量技术（BOTDR）,对混凝土中钢筋锈蚀引起的混凝土膨胀进行了在线分布式光纤监测试验研究。在质量分数为5%的氯化钠溶液中放置两个钢筋混凝土柱模型,并对其中一个混凝土柱中的钢筋通电加速其锈蚀,然后通过BOTDR得到的分布式监测数据对比两者的锈蚀变形。试验结果表明,基于BOTDR的分布式光纤监测技术,能够有效地定量监测钢筋锈蚀引起的外围混凝土膨胀变形的过程,尤其对于钢筋的非均匀锈蚀,这一技术更显示出其突出优越性,为混凝土中钢筋锈蚀监测提供了一种新的技术和方法。     

光纤光栅在船舶结构状态监测中的应用

大型船舶航行于复杂的海洋环境中,受到风浪、海流、撞击等各种载荷的影响,因此船体必须具有足够的强度。光纤光栅传感器体积小,灵敏度高,抗电磁干扰、耐腐蚀能力强,能有效测量船体各部位的受力变形,为船舶在运行过程中提供监测和评估。本文设计制作了适合船用封装的光纤光栅(FBG)传感器,并对其进行了温度和应变传感特性测试。最后分析了光纤光栅船舶状态监测系统的组成及实施方案,对进一步深入研究具有指导作用。     

光纤金属腐蚀传感器的应用及研究现状

随着经济的高速发展,金属材料腐蚀时刻影响着安全生产,对国民经济造成了重大损失,因此如何有效地监控金属材料腐蚀就显得特别重要。对目前用于金属材料腐蚀监控的光纤金属腐蚀监控技术进行了分类,分析了各种技术的优缺点以及光纤金属腐蚀传感器的工作原理、研究应用现状及发展趋势。     

用于油井相含率测量的光纤探针传感器研究

针对地面成熟三相流相含率测量传感器无法适应井下高温高压腐蚀的复杂环境,现有井下测量设备复杂,需要多种传感器和探头联合才能实现三相流相含率测量的问题,设计了一种光纤探针传感器。以蓝宝石作为光纤探针的前端敏感材料,利用气相和液相对光的折射率不同,通过检测探针反射光的光强来分辨光纤探针处于气相还是液相。通过检测经探针耦合进光纤的荧光光强分辨水相还是油相,从而实现单一探针传感器对油井内油相、水相、气相三相相含率的测量。     

混凝土裂缝分布式光纤光栅监测能力研究

深入分析了光纤布喇格光栅(FBG)裂缝传感原理,研究了基于FBG传感的分布式裂缝监测技术。为验证FBG裂缝传感的可行性,进行了混凝土模型试验发现,FBG能准确监测到裂缝发生和扩展及其过程中的定量规律;串联在一根光纤上的多只FBG传感器能进行分布式监测,在不知裂缝的具体位置和走向的情况下,能监测混凝土结构裂缝的发生和发展。     

Fe含量对Al-Fe合金组织及性能的影响

通过扫描电镜、能谱分析、电化学工作站、金相显微分析和化学分析等手段研究Fe元素含量对Al-Fe合金的组织,导电性及抗腐蚀性能的影响,并从理论上分析了Fe的作用机理。研究结果表明,Fe在Al基体当中形成针状第二相,随着Fe含量的增加,第二相的数量也有所增加,但大小与形态变化较小。宏观上反映为铝合金硬度增加,导电性下降。同时,Al-Fe合金中的第二相Al3Fe,使铝合金具有良好的耐腐蚀性能。