光纤在土木工程中的应用

本文介绍了光纤传感器在土木工程结构测试、智能结构和智能材料中的应用情况。介绍了Ｂｒａｇｇ光栅光纤传感器,Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ（ＦＰ）光纤传感器,高双折射光纤传感器和分布式光纤传感器,以及应用和北们测试的形式,及其发展前景的展望。     

土木工程结构用智能感知材料、传感器与健康监测系统的研发现状

随着智能感知材料的发展，高性能传感器及其测试技术为结构智能健康监测系统的研究与发展提供了崭新的途径，结构智能健康监测已经成为诸多领域的前沿研究方向。本文重点介绍了作者近年来基于智能感知材料的智能传感器及土木工程结构智能健康监测系统的研究成果。主要包括：光纤光栅应变和温度传感器与压电薄膜（PVDF）应变和裂缝监测传感器及其性能；无线传感器网络与无线传输技术及其性能与工程应用；碳纤维智能传感器与纤维增强-光纤光栅应变传感器及其性能；智能混凝土与智能混凝土标准应变传感器及其性能；智能健康监测系统及其工程应用。     

土木工程结构智能感知材料、传感器与健康监测系统

随着智能感知材料的发展,高性能传感器及其测试技术为结构智能健康监测系统的研究与发展提供了崭新的途径,结构智能健康监测已经成为诸多领域的前沿研究方向.本文重点介绍了作者近年来基于智能感知材料发展的智能传感器及土木工程结构智能健康监测系统的研究成果.主要包括光纤光栅应变和温度传感器与压电薄膜(PVDF)应变和裂缝监测传感器及其性能;无线传感器网络与无线传输技术及其性能与工程应用;碳纤维智能传感器与纤维增强-光纤光栅应变传感器及其性能;智能混凝土与智能混凝土标准应变传感器及其性能;智能健康监测系统及其工程应用.最后,介绍了我国在重大工程结构智能健康监测领域的立项情况.     

FBG智能传感器及其在土木工程中的应用研究

光纤光栅传感器已经越来越得到土木工程界的认可,并应用到了实际工程.针对大型土木工程结构长期健康监测的变形监测需要,在光纤光栅传输理论的基础上,分析了光纤光栅应变与温度传感特性以及光纤光栅应变传感的温度补偿原理和方法;研制开发出满足工程应用的光纤光栅封装传感器、FRP-OFBG复合智能筋、光纤光栅智能拉索;此外,考虑传感器开发和工程应用的需要,研究了光纤光栅应变传感的界面传递机理和误差修正.最后,建立了光纤光栅智能监测系统,并成功地将光纤光栅传感器应用到实际桥梁结构的施工与运营监测.     

一种简易测试光纤光栅应变测量系统的方法

针对光纤光栅应变测量系统应用测试问题,基于悬臂等强度梁应变实验,对比理论计算、光纤光栅应变传感器及电阻应变片的三种应变测量方法,得出光纤光栅应变测量系统具有较好的可靠性和准确性。以国外可靠光纤光栅应变测量系统为参照,提出了简易测量光纤光栅应变传感器和光纤光栅传感分析仪性能的方法。针对准分布式监测问题,主要分析了光分路器对光纤光栅传感应变测量的影响。上述分析为光纤光栅应变测量系统在工程中的应用提供充分依据。     

工程结构光纤应变传感器

研究了一种用于土木工程结构监测的本征型强度调制光纤传感器，其敏感部分是利用光刻技术在多模光纤上形成的齿槽周期结构。详细分析了该传感器原理，首次得到这种传感器既能测量拉就变，也能测量压应变的统一表示公式。传感器对应变的响应具有 线性变和重复性，而且应变灵敏度完全由敏感元结构参数决定。     

基于布里渊散射的分布式光纤传感器的进展

目的 介绍了基于布里渊散射的分布式光纤传感器的当前进展及趋势。方法 给出了基于布里渊散射的分布式光纤传感器的原理，介绍了基于光纤时域反射的BOTDR和BOTDA的分布式光纤传感器，以及基于自发布里渊散的同时测试应变和温度分布多光纤传感器，并指出了遇到的问题。结果 使读者详细了解基于布里渊散射的分布式光纤传感器当前进展及发展趋势。结论 基于布里渊散射的分布式光纤传感器继承了分布式光纤传感器的优点，并使测试的范围增大，可测信息种类增多，精度更高。     

光谱域光纤白光干涉测量技术

光谱域光纤白光干涉测量技术(WLI)具有精度高、动态范围大、工程实用性强等优点,在光纤传感和精密测量领域有广泛的应用价值。本文回顾了光谱域光纤白光干涉测量技术的发展历程,重点介绍了本研究组在这一领域所开拓的基于相位测量技术的光谱域光纤WLI,包括傅里叶变换WLI及其相对测量术、波长扫描WLI、相移WLI、波数扫描WLI、互相关WLI、步进相移WLI,并展示了该技术在光纤温度、压力、应变等传感器中的应用。     

光纤光栅传感器在建筑施工中的应用研究

光纤光栅传感器是一种新兴的传感器,文章主要介绍了其传感原理和特点,分别论述了光纤光栅温度传感器和光纤光栅应变传感器在建筑施工中的应用场合,介绍了典型的应用实例和各自的工作原理,找到了光纤光栅传感器在建筑施工应用方面的关键技术难点,并对这两个技术难点提出了解决方案,最后指出了光纤光栅传感器在建筑施工方面应用的前景和发展方向。     

复合材料无损检测与光纤传感器

本文讨论了复合材料测试特点,介绍了光纤传感器原理及特点,重点讲述光纤传感器在复合材料无损测试中的应用。     

基于传感器阵列的压力场测试方法

本文介绍了一种通过压力传感器阵列实现压力场测试的方法。该方法是通过在一压力作用区域内布放传感器阵列 ,获取各测试点上的压力值 ,对这些压力值进行处理得到相应区域的等压曲线图。同时文中结合冲击波压力场的实验说明该测试方法在实际应用中的效果     

用于编织结构的光纤传感器的研究

介绍了用于编织复合材料和结构的光纤传感器,分析了它们的特点,将光纤传感器粘贴或编入编织复合材料,检测复合材料的结构的应变,对有关实验结果进行了分析,并介绍了光纤传感在编织复合材料结构健康监控和成型工艺监测中的应用。     

光纤压力测量

光纤压力测量ＭＭＭｕｒｐｈｙ等１．前言传统应变传感器在复合参数测量中的运用日臻完善，其所构成的各种装置广泛地用于检测载荷、约束力、扭矩、位移和压力。因为应变是基本检测变量，所以根据这些装置制成传感器，以使被测变量形成可测变形的某种形式。压力测量需要大...     

石板坡长江大桥多通道光纤珐珀应变测量系统

应变是表征桥梁安全状态的重要指标。依据光纤珐珀应变传感器的特点以及石板坡长江大桥的实际情况,设计出多通道光纤珐珀应变测量系统。该测量系统成功地实现了光纤、光电测量技术、计算机技术和土木工程技术的交叉融合,实现了大型连续桥梁应变自动测量。运行结果表明,该测量系统具有一定的可行性和可靠性。     

高压釜成型过程中弯曲力矩对EFPI光纤 传感器测试性能的影响

为了确定复合材料热压釜成型过程中弯曲力矩对EFPI光纤传感器测试性能的影响,制作了将光纤传感器埋入FRP层合板中间层的试验片,并对试验片进行三点弯曲试验,得到了弯曲力矩与传感器输出应变的对应关系。用显微镜观察层合板的截面,确定光纤传感器的埋入位置。对传感器的埋入位置偏离层合板中间层的试验片,运用有限元应变解析法计算了其应变值。结果表明,光纤传感器的埋入位置偏离层合板的中间层时,传感器的输出应变值大于解析值,说明弯曲力矩会影响光纤传感器的测试性能。      

石板坡长江大桥多通道光纤珐珀应变测量系统

应变是表征桥梁安全状态的重要指标.依据光纤珐珀应变传感器的特点以及石板坡长江大桥的实际情况,设计出多通道光纤珐珀应变测量系统.该测量系统成功地实现了光纤、光电测量技术、计算机技术和土木工程技术的交叉融合,实现了大型连续桥梁应变自动测量.运行结果表明,该测量系统具有一定的可行性和可靠性.     

生物质衍生碳在电阻式应变/压力传感器中的最新应用进展与关键挑战（英文）

近年来电阻式应变/压力传感器在运动行为监测、人类健康诊断和人机交互等领域展现了不可替代的作用,因而刺激了人们对其需求的急剧增长.材料和结构设计对电阻式应变/压力传感器的性能有着不可忽视的影响,而生物质碳(BDCs)具有丰富的来源、多样的结构和令人满意的导电性等优良特性,被认为是制造电阻式应变/压力传感器的优异候选材料之一.本综述介绍了BDCs材料在电阻式应变/压力传感器领域的最新进展及其目前面临的主要挑战.首先,系统地概述和讨论了已报道的电阻式应变/压力传感器的分类方法、评价标准和传感机制.其次,总结了具有不同宏观结构(包括一维、二维和三维结构)的BDCs材料的制备及其在电阻式应变/压力传感器领域的最新应用进展.详细分析了具有不同宏观结构的BDCs材料在电阻应变/压力传感器领域的各自应用优势,并讨论了不同宏观结构与器件综合传感性能之间的关系.最后,提出了基于BDCs材料的电阻式应变/压力传感器的未来前景和主要挑战,及其未来发展的研究方向.     

冲击荷载下基于埋入式光纤光栅传感器的混凝土动态应变测试

为实现冲击荷载下混凝土材料内动态应变的直接测量,研制了基于光纤Bragg光栅的混凝土光纤光栅应变传感器。将光纤光栅传感器埋入混凝土试件在SHPB装置上进行了冲击试验,由光纤传感器和粘贴于试件表面的电阻应变计分别测量了试件内和表面的动态应变。利用测量结果分析了混凝土在冲击荷载下的动态应力应变响应。对测量结果的分析和比较表明,采用埋入光纤传感器来实现混凝土结构内应变直接测量的方法可行、合理,研制的光纤光栅传感器适合于混凝土内动态应变测量,可更广泛地应用于混凝土、岩石等介质的动态性能试验及结构的动态响应测试中。     

光纤光栅传感器用于飞行试验应变测量的可行性研究

为推进光纤光栅(FBG)传感器在飞行试验应变测量中的应用,对其进行地面验证试验,并分析传感器封装结构、测试粘接工艺对应变测量的影响。FBG在飞行试验应用中具有体积小、质量轻的优势,但光纤易受损,需用不锈钢基片将光纤封装后使用AB胶与被测基体粘接。该文通过FBG与电阻应变计对比实验,验证其应变测量可行性,结果表明,FBG传感器响应趋势与电阻应变计一致,但封装后的FBG在胶结层存在较大应变损失;进一步建立应变传递模型进行仿真分析,定量计算测量误差,提出在满足飞行试验工艺可行性的前提下,胶结层厚度应尽量小,弹性模量应尽量大,即可有效提升FBG应变测量精度。     

应变电测与传感器技术的新发展及应用

首先介绍应变电测与传感器技术的新发展:(1)各种新型特殊电阻应变计:高温600～800℃密封焊接式应变计,900℃粘贴式动态应变计,低温-269～-196℃电阻应变计,防水应变计,大应变15%～30%电阻应变计等。(2)新型应变计式传感器:土木、机械用力传感器,钢筋计,土压力计,扭矩传感器,六分力传感器,另有应变传感器可安装在结构上测量应变,可重复使用,配合应变测试仪器使用,还可进行无线遥测。(3)新型数据采集仪器:高速静态数据采集仪,最多达1000通道,可测应变、温度、应变式传感器、直流电压等,精度0.05%,采集速度每通道0.04s,多通道总计0.4s采集完成;小型多通道动态应变和温度记录仪,最多有80通道,其中应变最多达64通道,其余为热电偶、电压测量通道;超动态电阻应变仪,频响可达200～500kHz,另有数据采集和分析软件可快速分析处理数据。其次介绍近来在土木工程、铁路工程、机械工程和航空航天工程以及医学、体育等领域中的若干应用实例。