基于硅压阻式传感器与光纤传感的静压桩贯入模型试验应用研究

将微型硅压阻式土压力传感器、孔隙水压力传感器及增敏微 型光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)应变传感器应用于静压桩贯入模型试验中,很好地测试了静 压桩贯入过程桩端 阻力、桩身轴力、桩土界面土压力和孔隙水压力。初步试验表明,微型硅压阻式土压力传感 器、孔隙水压 力传感器及增敏微型FBG应变传感器应用在静压模型桩贯入过程中,实现了贯入过程的桩端 阻力、桩身轴 力、桩土界面土压力和孔隙水压力的实时监测;桩身轴力和桩土界面有效侧向压力均随贯入 深度的增加而 增加,但同一深度处侧向压力逐渐减小。为静压桩贯入测试方法提供了参考依据,对进一步 研发室内试验微型传感器具有参考价值。     

基于光纤光栅技术黏性土中静压闭口管桩试验研究

为研究黏性土中静压闭口管桩的贯入机理,开展了室内模型试验.制作了两根不同直径的闭口管桩,通过桩身开浅槽,单根嵌入6个增敏微型光纤光栅传感器,连续监测了静力压桩过程桩身内力变化规律,试验结果表明:由于FBG传感技术灵敏系数高、长期稳定性好等优点,因此能较好的监测沉桩过程桩身受力状态.桩径越大,摩阻比、单位摩阻力越大,端阻...     

基于光纤布拉格光栅传感技术的不同桩径静压桩贯入特性研究

为了探索光纤布拉格光栅(FBG)传感技术在针对不同桩径静压桩贯入特性测试中的适用性,分别采用拉伸试验机、砂标法标定FBG应变传感器、FBG压力传感器,传感器线性度及测试精度较好,并配合不同桩径的模型桩在大尺寸模型箱中进行了室内静压沉桩试验。试验结果表明:FBG传感技术能够较好地满足不同桩径静压桩贯入特性的测试要求,所用传感器具有较高的线性度、灵敏性,经验证测试数据可靠,传感器安装方法可行;所用传感器能够对模型桩贯入过程中的压桩力、桩端阻力、侧摩阻力、桩身轴力、单位侧摩阻力进行动态、精准的监测,较为直观地反映了不同桩径的模型桩在静压过程中的贯入特性差异及变化规律。     

微型FBG-MEMS压力传感器在静压桩贯入过程测量中的应用

为研究静压桩在贯入过程中受力特性及后期的残 余应力分布特征,通过刻槽法在模 型桩身安装光纤光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)传感器,及安装于桩端的微型硅压 阻式土压力传感器,测得了桩端阻力和桩侧摩阻力等随贯入深度的变化规律,通过试验明确 了均质黏性土中静压桩的贯入特性。试验结果表明:光纤光栅传感技术能够较好的满足黏性 土中静压沉桩特性的测试需求,成功测得沉桩阻力的分布及变化规律;在均质黏性土中沉桩 时,桩侧阻力与桩端阻力的所占比例是变化的。在沉桩初期,桩侧阻力所占比例较小,而在 沉桩中后期,侧摩阻力所占比例不断增大,但桩端阻力所占比例仍高于桩侧阻力所占比例; 桩侧摩阻力存在退化现象,且退化程度和退化速率随贯入深度的增加逐渐减小;桩身施工残 余应力随深度的增加先增大后减小,其中性点约在距桩顶9D处,而桩侧残余摩阻力随深度的 增加呈先增大后减小的趋势,由负摩阻力逐步转变为正摩阻力。研究结果可为黏性土地基静 压桩的工程实践提供借鉴与参考。     

光纤Bragg光栅传感原理及增敏技术

从增敏的角度,分析了光纤Bragg光栅的传感理论,在此基础上研究了光纤Bragg光栅的温度应力增敏原理。从不同的方面阐述了温度应力增敏技术,并进一步分析了光纤Bragg光栅压力温度传感器的增敏模型,研究了光纤光栅传感器的封装增敏技术。     

光纤Bragg光栅传感原理及增敏技术

从增敏的角度，分析了光纤Bragg光栅的传感理论，在此基础上研究了光纤Bragg光栅的温度应力增敏原理。从不同的方面阐述了温度应力增敏技术，并进一步分析了光纤Bragg光栅压力温度传感器的增敏模型，研究了光纤光栅传感器的封装增敏技术。     

光纤布喇格光栅应力增敏理论研究

提出了一种光纤布喇格光栅应力增敏的模型,推导了该模型的应力与光纤布喇格光栅中心波长相对偏移量之间的关系,以及增敏后的光纤布喇格光栅应力响应灵敏度系数的表达式,给出了该增敏模型的弹性模量计算公式,指出通过适当选择弹性体的弹性模量和尺寸,可以提高光纤布喇格光栅应力响应灵敏度。     

静压桩贯入试验硅压阻式传感器的研制及应用

根据静压桩贯入过程中桩端阻力、桩土界面土压力和孔隙水压力测试对传感器的要求,介绍了硅压阻式压力传感器的压阻效应和工作原理。针对尝试采用的模型桩硅压阻式传感器安装工艺,研制了两种出现方式的传感器,并对贯入过程中桩端阻力、桩土界面土压力和孔隙水压力进行了测试。试验结果表明,硅压阻式压力传感器成活率高达100%,模型桩硅压阻式传感器安装工艺可行,测试结果准确、可靠。硅压阻式传感器可以应用到静压桩贯入模型试验中。     

光纤光栅和静态电阻在静压模型管桩测试中的对比试验研究

为了提高光纤布拉格光栅(fiber Bragg gratin g,简称FBG)应变传感器测量精度,针对光纤光栅传 感器在模型管桩试验应用情况,提出了一种光纤光栅传感器理论灵敏度系数和实验灵敏度系 数应变标定方 法。该方法通过实验标定微型光纤光栅应变传感器的灵敏度系数,与理论分析传感器灵敏度 系数进行对比, 同时在模型管桩安装传感器位置粘贴应变片。实验结果表明,标定后的FBG应变传感器测试 结果更加准确, 为基于FBG应变传感器的模型管桩监测技术奠定了基础。同时,该方法适用于FBG传感器应 用与模型管 桩前的标定,可以得到准确反映模型管桩受力变形的真实数据,提高了光纤光栅传感器在模 型管桩试验中 的测量精度。同时,该方法简单、易操作,为光纤光栅传感器在试验和工程中应用奠定了基 础,加快了FBG 传感器在模型管桩荷载传递监测应用的步伐。     

光纤光栅温度传感器增敏封装特性研究

通过利用聚酰亚胺涂覆裸光纤光栅的方法研制了一种增敏型光纤光栅温度传感器,其反射波长的温度敏感系数由曾敏前的10pm/℃提升至40pm/℃。在-40~200℃测试环境中,开展了传感器标定和温度精度测量试验。试验结果表明:利用光纤光栅增敏封装,在高低温环境中采用低精度光纤光栅解调仪,传感器的测温精度由±0.4℃提升至±0.1℃。上述结果显示,采用增敏封装结构能够提升光纤光栅温度传感器的测量精度,减低制作成本。     

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。     

基于楔形腔结构的光纤光栅位移传感器

提出一 种基于楔形腔结构的光纤光栅(FBG)位移传感器设计方法,制作了具有结构简单、体积小、 测量精度可调节和抗 电磁干扰等优点的FBG位移传感器。通过对制作的FBG位移传感器进行标定实验,得出传感 器的灵 敏度系数为13.77pm/mm,相关系数达到了0.99,线性度良好。在钢筋混凝土柱双向偏心 受压试验中,与电类位移计的测量结果对比表明,本文制作的FBG位移传感器测量结果准 确,实用性强,适用于工程结构长期的位移监测。     

小波分析在恶劣环境光纤传感中的应用(英文)

光纤光栅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的,是一种波长调制型光纤传感器。现代光纤传感系统的应用领域要求光纤传感器能适用于各种极端恶劣复杂环境,并在恶劣环境中实现高精度高灵敏度的检测。现有很多方法可用于光纤光栅的波长检测,但这些方法的精度都受限于不同的光噪声。如果光纤光栅检测系统的光源采用激光光源,信号功率可大大增强,但多余反射会产生有害干扰信号,限制光栅的波长解调精度。论文采用理论仿真和实验验证的方式将小波分析用于恶劣环境中的光纤传感信号的去噪。仿真和实验结果表明,小波分析处理方法可有效降低系统检测误差,提高测量精度和系统信噪比,满足恶劣环境中光纤传感检测的性能要求。     

一种用于泥石流地声监测的FBG加速度传感器

针对泥石流地声的特性,设计了一种悬臂梁 结构的光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器。理论分析了FBG传感器灵敏度、谐振频率的 影响因素,对传感器 的关键参数进行了优化设计;引入抗弯光纤、高分子超薄涂覆以及CCD解调等新技术,改 善传感器的灵 敏度、串接复用等性能;最后进行了对比测试。实验结果表明:所设计的传感器灵敏度高达 400pm/g,固有频率为310Hz,能很好地满足 泥石流地声监测的要求。     

基于PI湿敏薄膜的分布式光纤Bragg光栅湿度传感器

研究了基于聚酰亚胺（PI）湿敏薄膜的分布式光纤Bragg光栅（FBG）湿度传感器。传感器利用PI薄膜湿膨胀效应,将湿应变作用于Bragg栅区,从而改变光纤FBG湿度传感器中心波长的原理,实现了对26-98％RH范围内环境相对湿度的监测。通过改进PI湿敏薄膜的制备及涂覆工艺,有效提高了FBG湿度传感器性能,并采取了相应温...     

A relocatable resonant FBG-acoustic emission sensor with strain-insensitive structure

A novel resonant fiber Bragg grating （FBG） based acoustic emission （AE） sensor with relocatable, strain-insensitive and enhanced sensitivity structure is demonstrated for structure health monitoring （SHM） in this paper. With one end of the sensing FBG bonded to a polyimide （PI） plate acoustically the other end free, the sensor can be easily redeployed around coupled with the investigated structure via couplant and the monitored structure surface and get rid of the interference from the strain applied on the monitored structure. Experiment has been conducted to verify the characteristics of this FBG-AE sensor, whose results show that the sensor is insensitive to mechanical strain applied on the monitored structure. It is also shown experimentally that the sensitivity is enhanced by about 1.2 times than the conventiotlal design, while the novel sensor possesses good resonant frequency response to the standard AE waves.