FBG传感技术在大坝安全监测中的应用研究

在阐述光纤布喇格光栅(FBG)传感器工作原理的基础上，研究了光纤光栅传感器在混凝土结构中的埋设技术。通过对混凝土结构施加载荷，探讨了光纤光栅传感器对混凝土结构内部应力应变变化的监测技术，并与振弦式应变传感器的监测结果进行了对比分析。结果表明：FBG传感器具有更高的精度和灵敏度，可实现绝对数值测量，抗干扰能力强，结构简单，长期稳定性好，能实现实时、在线监测。该技术在大坝安全监测方面具有广泛的应用前景。     

光纤法珀传感器及其在桥梁应变监测中的应用

应变是反映桥梁健康状况的重要参数,将光纤法珀传感器埋入混凝土结构内部,作为桥梁应变的智能传感元件,它与光开关、光纤应变解调仪、计算机等组成应变测量系统,可以实现桥梁应变自动监测。目前,该系统已经安装在重庆大佛寺长江大桥上,监测数据表明光纤法珀传感器的稳定性和可靠性好,能够用于大桥应变的长期监测。     

基于五维光纤传感器的沥青路面动水压力测量的研究

基于国内外已有的研究成果,介绍了一种自行研发的五维光纤传感器,用于测量沥青路面结构内的动水压力. 该传感器应用光纤传感原理,采用十字梁结构将4个光纤传感器固定,并填充水泥混凝土以稳定及保护传感器. 将五维传感器埋设于路面,并使之处于饱水状态. 当加载车辆以不同速度驶过时,光纤光栅将传递压应变信号,然后由调制解调器接收信号,即可测量出动水压力值. 实测结果发现,动水压力呈正负压交替现象,且最大正压力可达到0.115 MPa,最大负压力达到0.073 MPa. 各方向的动水压力均不相同,但均随车速递增. 关键词:沥     

基于全光纤Mach-Zehnder干涉的应变传感测量

研究了全光纤Mach-Zehnder干涉实验系统,并将其用于微应变的测量.介绍了全光纤M-Z干涉仪测应变系统的基本结构和原理,讨论了应变量的计算方法.通过实验,测量了不同应变情况下的几组信号,并对数据分析处理,解调出包含在干涉信号中的应变信息.实验装置简单,易操作.实验结果表明,全光纤Mach-Zehnder干涉仪与电传感器实验仪相比较,具有更高的频率响应和测量灵敏度.     

基于BOTDA的钢筋应力实时监测方法

提出一种将分布式应变传感光纤技术用于钢筋混凝土中钢筋应力监测的方法,能在较短施工期内将分布式光纤传感器准确埋入混凝土内部,对钢筋的应力水平进行长期实时监测,确定混凝土结构的工作水平,更好地预测结构的耐久性.分析传感光纤应变与钢筋应变的转化关系,为提高分布式传感器的空间分辨率,提出盘绕方式的光纤黏结方法,对盘绕弯曲曲率的影响进行分析.通过简支梁的全过程受力试验,比较了传统应变片和分布式传感光纤的测量结果,并对光纤不同的黏结方式进行对比,验证了该方法的可行性和有效性.     

光纤传感器与结构基体的应变传递关系

为了明确光纤传感器测量的应变值与结构基体实际应变值之间的关系，建立了结构基体 光纤保护层 传感光纤的力学模型，分析了影响光纤传感器测量精度的因素，从理论上推导了结构基体与光纤传感器在拉力和三点加压作用下的应变传递关系并得出解析解.计算结果表明，传感光纤保护层的厚度越薄、保护层的长度越短、材料的弹性模量越小，光纤应变传感器的测量精度受到的影响越大.     

光纤光栅用于监测高性能混凝土耐久性研究

光纤光栅传感器埋入混凝土中，能对混凝土结构内部的应力、应变、温度、徐变、裂缝、整体性等进行实时在线监测。为此，选用光纤光栅对巴东长江大桥采用高性能混凝土浇筑的梁体进行长期监测，以期客观评价高性能混凝土用于实际工程的耐久性，为混凝土结构耐久性设计提供基础。介绍了主梁混凝土的特性与光栅埋入情况，以及成桥荷载试验和光栅与振弦仪的对比检测结果。     

光纤布拉格光栅监测系统在现场监测混凝土挡土墙早期性能中的应用（英文）

应用光纤布拉格光栅温度传感器和应变传感器现场监测了混凝土挡土墙浇注早期的变形和温度变化情况。由于光纤布拉格光栅同时感应温度和变形,需要用布拉格光栅温度传感器对应变传感器进行温度补偿。监测结果表明,光纤布拉格光栅监测系统适用于混凝土早期性能的现场监测,通过与普通传感器监测结果对比,光纤传感器的结果更稳定,准确,且该监测系统可继续对混凝土结构的中长期性能进行实时监测。     

混凝土内部应变分布式光纤实时检测方法及试验研究

布里渊散射光时域分析技术（BOTDA）是1种新型光电监测技术,可对沿光纤轴向的应变、温度进行分布式监测,并具有长距离、分布式、高精度和耐久性等特点,适用于结构的健康监测。系统介绍了基于BOTDA的混凝土内部分布式应变的检测方法,并通过试验研究标定了由气吹再灌浆技术铺设的埋入式传感光纤的工作性能,解决了工程应用中无法将长距离分布式传感光纤埋入混凝土内部的技术难题。试验结果表明,以气吹再灌浆技术铺设的埋入式光纤传感器能有效检测混凝土内部分布式应变,可应用于结构物的全面、长期、稳定、实时的健康监测。     

基于CCD成像解调技术的EFPI传感器

制作了一种非本征型光纤法布里珀罗(EFPI)应变传感器。应变测量结果表明,传感器应变灵敏度为40pm/με,具备良好的线性测量能力(线性度0.999 6)和较小的重复性误差(0.4%)。该传感器结构简单,制作方便,易于得到推广应用。同时,介绍了基于CCD成像的信号解调技术,其既可应用在光纤光栅(FBG)解调系统中,亦可用在光纤法布里珀罗(F-P)信号解调系统中。与F-P解调中常用到的传统光谱仪相比,其具有体积小、成本较低及分辨率高等优势。     

光纤智能皮肤的理论与实验研究

光纤智能皮肤压觉传感器主要应用于机器人的机械手上,构成智能手掌。在光纤智能 布设了二维分布式光纤阵列,利用光纤微弯损耗传感机理,实现了对压觉的识别,即对压力大小和位置的传感与检测。在传感系统中,采用光纤微弯压觉式传感器制成传感单元,当有压力时,使传感单元发生微小位移,通过分布式传感器使得光纤中传输光产生损耗,再通过ＰＩＮ光电马光信号转变为电信号,最后经放大电路放大。在巡回检测系统中,采用循环计数器     

异构型无线传感器网络的生命周期

研究了一种异构型无线传感器网络的能量效率问题。该网络是具有不同初始能量的两类传感器节点以不同的数量均匀地分布在监测区域形成的,它基于簇的方式周期性采集数据传输到网关(sink)节点。本文对簇头节点和成员节点的能量消耗进行了数学建模,并且分析了网络的生命周期与检测区域参数之间的关系。通过理论分析和仿真结果得到了最大网络生命周期的最佳分簇数目以及不同层次节点的能量分配比例,并进一步导出了网络生命周期与簇头能量配置的关系。     

利用模糊证据理论的信息融合方法及其应用

提出了一种基于模糊集合和证据理论的信息融合方法.针对证据理论应用中基本概率指派函数(mass函数)以及多传感器信息融合中各个传感器测量数据的可信度均难以确定的问题,首先利用传感器测量信息的不确定性得到辨识框架的隶属度函数;然后利用隶属度函数构造证据理论的mass函数;再根据各mass函数之间的距离评估各传感器的相对可信度,在此基础上对各个证据进行折扣,利用基于折扣系数法的改进证据理论组合规则对多传感器信息进行融合.最后将所提出的方法应用于目标识别系统中.仿真结果表明,在证据高度冲突时,该方法仍能正确识别目标,提高了信息融合系统的稳定性.     

传感器布置及结构损伤识别的优化方法

假设测试噪音空间非均匀分布的情况,研究了传感器最优布置问题,提出了针对结构损伤识别的传感器最优布置方法。基于结构损伤演化过程的物理特征,将结构损伤识别问题等价为一个优化问题进行求解,通过采用同步优化策略,避免了结构动力特征方程的求解和动力参数灵敏度的计算。算例分析表明,根据传感器布置方案获得的测试数据以及同步优化模式,能够准确高效地得到存在噪音下的结构损伤位置和损伤程度等损伤识别结果。     

一种基于无线传感器网络的分布式检测系统性能优化算法

研究一种基于无线传感器网络的分布式检测融合系统的性能优化问题。融合系统由N部传感器构成,系统配置结构采用串行结构。在连接各部传感器的无线信道为非理想信道的条件下,推导了融合系统检测性能的全局最优化融合算法。采用该融合算法对系统性能进行优化,可获得明显高于单部传感器的检测性能。     

PSO算法在3D打印喷头温度传感器非线性特性校正中的应用

将微粒群优化(PSO)算法应用于3D打印喷头温度检测系统的非线性特性校正. 在温度传感器特性无法准确获取的情况下,给出了基于PSO算法和逆模型实现非线性特性的线性化校正的一般实现思路和步骤. 首先对采集到的样本进行特征分析,提炼出温度传感器非线性特性的逆模型,再利用PSO算法对逆模型中未知参数进行优化求解,从而实现了3D打印喷头温度非线性特性的线性化校正. 最后,对3D打印喷头温度检测系统进行了实验研究,对比了逆模型的PSO参数优化求解和Matlab曲线拟合求解的实验结果,验证了本文基于PSO的喷头温度非线性特性的线性化校正方法的可行性,并可以扩展到一般非线性传感器的线性化校正应用中.     

基于LabVIEW的非接触式传感器标定仪设计

针对接触式传感器在汽车电子节气门实际应用中的不足之处,利用虚拟仪器LabVIEW平台开发可编程非接触式传感器标定系统,综合运用Labview和.Net交互编程的方法,实现基于96360芯片传感器的标定和检测。结果表明,该系统可以完成自动检测和标定,经工程化后,可应用于实际。       

用于较大水平位移测量的电阻应变式位移传感器

针对目前位移传感器很难直接测得木结构或木构件在转动中产生较大绝对水平位移的问题,研制了量程为±500 mm的电阻应变式位移传感器（WD位移传感器）,应用正交试验法分析WD位移传感器的影响因素,并对其进行设计与制作,拟合了传感器在不同量程下应变位移的分段函数关系,通过计算得出了WD位移传感器的6种静态参数指标。试验结果表明,WD位移传感器克服了传统电阻应变式位移传感器量程小的问题,解决了木结构或木构件发生非直线运动很难直接测得绝对水平位移的问题,且各静态参数指标良好。     

基于ESPRIT算法的L-型矢量阵源方位估计

建立了水平L-型矢量水听器阵列的数据模型,研究了利用ESPRIT算法同时对目标的水平方位角和仰角进行高分辨率角度估计,仿真L-型矢量水听器阵对单个源和多个源的方位估计情况,并和相同阵型的声压阵方位估计性能进行比较,结果表明,相对于声压阵,矢量阵可以在不增加阵孔径的前提下提高对单源方位估计的精度,获得的增益为6dB左右,同时提高了对多目标方位的分辨能力。     

埋入光纤布拉格光栅传感器的智能碳纤维复合塑料

根据弹性力学和边界条件,得出了光纤布拉格光栅(FBG)传感器应变测量值与基体材料实际应变的关系方程。通过裸光栅直埋基体材料界面传递的特征系数,可表征和计算FBG检测应变与测点实际应变的误差及修正系数。并对固化于CFRP的FBG变传感特性进行了实验研究。结果表明:FBGBragg波长对应变表现出很好的线性和重复性。用电阻应变仪对FBG传感器应变传感特性进行实验对比标定,得出了表征FBG性能的应变传感灵敏系数。FBG传感器具有优异的应变传感特性,为先进智能复合材料的研发与应用提供了依据。