BOTDR分布式光纤传感器及其在结构健康监测中的应用

分布式光纤传感器与传统的传感器相比具有很大的优越性,已经成为传感器领域的研究热点。其中,基于布里渊散射原理的布里渊光时域反射计(BOTDR)是一个重要的发展方向。本文在介绍了BOTDR的测量原理的基础上,设计了一个钢筋的三点弯试验,由BOTDR检测钢筋的上、下表面的应变分布,通过与有限元计算结果的对比,说明了BOTDR可以比较真实地得到结构物的应变分布,将BOTDR用于结构变形的健康监测是完全可行的。     

BOTDR检测钢筋混凝土梁分布式应变的试验研究

为了验证基于布里渊光时域反射计(简称BOTDR)的光纤传感技术应用于桥梁健康监测的可行性,本文在钢筋混凝土简支梁的钢筋和混凝土表面布置了分布式光纤传感系统,对各级荷载作用下构件混凝土和钢筋的应变分布进行了在线监测。试验结果表明,BOTDR光纤传感技术能够准确监测试验梁的应变,并可识别梁的结构性破坏,可以应用于桥梁的健康监测。     

隧道健康诊断BOTDR分布式光纤应变监测技术研究

布里渊散射光时域反射监测技术是一项新型的光电监测技术,它利用布里渊散射光的光谱技术和光时域测量技术,可对沿光纤的轴向应变进行分布式监测,并具有分布式、长距离、精度高和耐久性长等特点。首先介绍了该监测技术的原理和特点,并以南京市鼓楼隧道健康诊断为例,介绍了该技术应用于该隧道变形监测以及监测的方案,讨论了隧道内环境因素如温差和振动等对监测结果的影响,验证了监测系统的灵敏性,最后对隧道的变形监测结果进行了分析,给出了鼓楼隧道的健康诊断。研究成果表明:该技术应用在隧道安全监测和健康诊断中是十分可行的,也是十分有效的。     

BOTDR技术在山体滑坡监测中的应用研究

介绍了山体滑坡的常用监测方法,但这些方法都有其自身的优缺点,在实际应用时难以均衡各方面因素的影响。自从光纤传感技术提出以来便得到了广泛的应用,尤其是分布式光纤传感技术。基于布里渊散射的BOTDR分布式光纤传感技术,具有抗电磁干扰、长距离检测、高灵敏度等优点。由于山体滑坡体具有地形条件复杂、物质组成多样、变形部位不规则、环境因素较多等特点,本文重点探讨了将BOTDR技术应用于山体滑坡监测的方法,并提出了结合TCP/IP协议实现立体远程监测的方法。虽然BOTDR分布式光纤传感技术还有一些关键问题需要解决,但是将它应用在山体滑坡的监测中将有着显著的优势和广阔的应用前景。     

首届地质工程光电传感监测国际专题讨论会——分布式光纤监测技术及相关应用

光电传感监测技术的研发和应用是当今工程监测界的热点研究领域，其中，分布式光纤传感监测技术如BOTDR、BOTDA、ROTDR、FBG、LONG-GAUGE等是近年来一些发达国家竞相研发的尖端监测技术，并已在土木结构的健康监测和诊断方面得到了广泛的应用，而在地质和岩土工程界相关技术的研发和应用方面还处于起步阶段。南京大学光电传感工程监测中心是我国率先从事分布式光纤监测技术BOTDR研发和应用的研究单位，作为这一系列会议的发起和组织者，     

光纤健康监测技术在桥梁结构中的发展与应用

论述了光纤结构健康监测技术,介绍了FBG光纤光栅、分布式光纤传感技术及其在桥梁结构健康监测领域的研究现状,并对光纤监测技术在桥梁结构状态监测中的进一步应用进行了相关展望,指出光纤传感技术具有更好的稳定性和可靠性,应用前景广阔。     

基于光纤光栅应变传感器在斜拉桥健康监测系统中的应用

桥梁结构健康监测系统正处于高速发展阶段。主要阐述了传统的电类传感器监测与光纤光栅传感器区别及光纤光栅传感器的优点;光纤光栅传感器的应用领域等发展现状及其工作原理以及光纤光栅传感器在斜拉桥健康监测系统中的布点设计和应用结果。     

光纤布拉格光栅应变测量在天津奥体中心工程中的应用

基于光纤布拉格光栅的应变测试原理,在天津奥体中心体育场的钢屋盖结构中,运用光纤布拉格光栅进行吊装和撤撑的长期应变测试,并详细介绍了等强度悬臂梁的测试和长期荷载试验,以及在天津奥体工程中的测试部位布置和传感器安装的过程.结果表明,用光纤布拉格光栅系统测试钢结构的拉应力是切实可行的.同时,使用光纤布拉格光栅对大型钢结构进行长期健康监测具有良好的发展前景.     

光纤测试与监测技术在隧道中的应用

光纤传感技术在隧道测试和监测中有巨大的应用空间和良好的应用前景。光纤传感技术可以高效安全的对隧道施工过程进行监测,实时反馈隧道结构的受力情况并及时提出预警,其组合开发成火灾报警系统可极大的提高隧道的运营安全,光纤传感器应用于隧道健康监测可对隧道衬砌结构进行全寿命的实时监测。光纤测试与监测技术应用于隧道是十分可行和有效的。     

光纤传感器在土木工程健康监测中的发展与应用

结构健康监测系统的关键因素之一是其系统内部的传感元件.光纤传感器的出现并以其优于其他传感器的特点,已经成为结构健康监测系统的首选传感器.本文将简单综述两类光纤传感器——FBG传感器和基于布里渊散射分布式光纤传感器在土木工程健康监测中的发展和最新的应用状况,并对BOTDR测试系统提出改进方案,以实现对平面分布信息的传感.     

边坡工程分布式光纤监测技术研究

 通过对边坡及其加固工程进行实时、在线监测,可掌握边坡的变形动态,对滑坡进行预警。分布式光纤传感技术与常规监测方法相比具有很大的优越性,如分布式、长距离、实时性和长期稳定性等,可满足加固工程安全监测和滑坡早期预警的要求。对布里渊光时域反射技术(BOTDR)的测量原理和优点进行介绍,设计一套基于BOTDR的新型分布式边坡监测系统,详细阐述工程应用中传感光纤的布设方法、光纤保护和温度补偿技术等。通过将传感光纤按一定的方式布设在加固工程及坡体内,并相互连接构成基于BOTDR的边坡分布式光纤监测系统,进而实现对整个边坡的远程分布式监测。以实际工程为例,对边坡分布式变形监测结果进行分析。结果表明,基于BOTDR技术的边坡分布式光纤监测系统能够准确地反映边坡及加固工程的变形情况,具有显著的优越性,可用于边坡稳定性的监测和预报。     

可用于结构健康监测的BOTDR光纤变形检出特性试验研究

应用BOTDR检测技术对用于结构物健康监测的光纤变形检出特性进行了试验研究,包括光纤锥重拉伸试验和光纤压缩与拉张试验。通过试验,分析了光纤应变区长度对检测结果的影响,确定了光纤应变检测段长度的选择区间,验证了BOTDR检测光纤压应变和张应变的有效性。     

红外遥感用于大型混凝土工程稳定性监测和失稳预测研究

 在等温过程加载条件下, 实验得到混凝土的红外辐射能量随压力变化而显著变化的结果, 这个变化与温度无关, 完全由压力引起, 不需要经历生热中间物理过程。这一物理现象在国内外未见报道, 为混凝土工程应力测量提出了新原理、新方法和新技术; 为红外遥感测量应力和温度异常用于工程稳定性监测和失稳预测等领域, 提供了实验依据, 奠定了物理基础, 具有广泛的应用价值和前景。     

海底隧道结构健康监测设计研究

 由于海底隧道工程环境的特殊性与复杂性，因此为保证海底隧道运营安全，必须对海底隧道进行长期的结构健康监测，以此了解隧道结构在复杂环境中的受力变化状况，从而及时了解隧道结构损伤位置及损伤程度，进而对结构安全状况做出评估并加以有效处理。在对隧道结构健康监测现状进行总结后，针对海底隧道工程特点，结合在建的厦门翔安海底隧道工程，通过必要的数值模拟计算，首先确定出该隧道的监测内容及重点监测部位，随后结合工程实际情况确定监测断面位置、监测项目及监测仪器的选择、监测点布置等内容。同时，研究结果表明：(1) 不良地质段隧道结构安全监测，除对该位置隧道结构进行重点监测外，还应当在邻近较好地质条件处设立辅助监测断面，便于分析不良地质条件对隧道结构的影响作用；(2) 海底隧道结构的渗漏情况可通过监测其重点部位，如拱部的衬砌开裂情况，并配合相应位置的衬砌结构水压变化情况而间接获得。研究结果将对我国在建或拟建的海底隧道结构健康监测起到一定的指导作用。     

水下隧道工程健康监测浅析

提出了对水底隧道进行健康监测的概念,并以建设中的广州洲头咀隧道为研究对象,根据水底隧道工程的结构特点,对其进行静力和动力分析,建立了水下隧道工程的健康监测模型,并对数据采集方案进行了探讨。     

薄膜结构健康监测系统和自修复材料的应用现状

大跨度薄膜结构由于积雪、台风和冲击等恶劣荷载条件而大量破坏,有必要研究适用于薄膜结构的健康监测技术。从薄膜结构独特的力学特性和施工工艺出发,明确其监测需求、技术难点等,分析黏贴于薄膜基材的传感器和无源无线传感技术,用于构建大表面积薄膜结构的新型健康监测系统。针对薄膜结构在服役中出现的小型损伤,介绍自修复薄膜材料的最新研究成果,以实现自我修复功能和薄膜结构的智能化提供参考。     

多通道微震监测技术在大爆破余震监测中的应用

深部高应力矿床开采爆破后的采场余震可用来评价采场围岩的稳定性，余震发震的时间、发震频度等是衡量采场围岩稳定性的重要指标。采用16通道全数字型微震监测系统对凡口铅锌矿深部采场大爆破后的余震事件进行实时和空间定位监测，确定余震事件发生的空间位置和发生时间。监测表明，采场大爆破有时不会诱发余震，有时会诱发余震，且这些余震发生在大爆破后的数分钟之内，30分钟之后没有余震发生，说明采场围岩体的稳定性较好。