基于光子晶体光纤的法布里-珀罗干涉传感器

光子晶体光纤作为新一代光纤和传统光纤相比具有许多独特的优点,因此研究基于光子晶体光纤的传感器已成为光纤传感技术领域的一个热点。该文在国际上首次报道了系列基于光子晶体光纤的法布里-珀罗干涉传感器,包括基于空芯光子晶体光纤的法布里-珀罗干涉应变、温度传感器;基于实心单模光子晶体光纤的法布里-珀罗干涉温度、折射率传感器;基于飞秒和157nm激光器微加工制作的实心光子晶体光纤法布里-珀罗干涉高温应变传感器。这些新型光子晶体光纤干涉传感器具有对温度不敏感、精度高、可靠性好、耐恶劣环境等突出优点,可望在能源、交通、航天航空、生化等领域得到重要应用。     

大型刚构-连续梁桥预应力张拉过程主梁应变的FBG跟踪监测

目的为了验证光纤光栅传感器在大型桥梁工程监测尤其是施工监测中的精确性及可行性,探寻桥梁施工监测中的新型传感技术.方法基于东营黄河大桥全寿命监测的系统构架,将大量的光纤FBG传感器布设在该桥关键断面上,用以监测施工及运营阶段的结构应变及温度.在主梁纵向预应力张拉过程中,用光纤光栅解调仪及其配套数据采集设备,对控制点上的传感器的中心波长信号进行了跟踪采集,进而得到了测点的应变时程曲线.结果通过建立施工过程的有限元模型,将监测值与理论计算值进行对比,并对二者之间的相对误差进行分析.发现监测值与理论计算值基本吻合,二者之间的相对误差随着预应力钢束的增长而增大,但最大仅为11.4%.结论光纤FBG传感器监测精度较高,可用于大型桥梁施工过程的应变监测.     

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。     

油纸绝缘系统局放光纤传感检测方法

为解决传统声测法所用压电陶瓷传感器的电磁干扰问题,设计一种光纤法-珀传感器检测局放超声波信号,并提出采用声波能量开方值表征局放量大小相关性的方法 .根据弹性力学原理分析圆形膜片的振动特性后,研究并制备非本征光纤法-珀超声波传感器.利用板-板电极系统为局放源,组建光纤传感器、压电陶瓷传感器和脉冲电流法同时检测的局放实验系统,实验结果表明,所制备光纤传感器与压电陶瓷传感器具有相近灵敏度.声波传感器信号幅值、能量开方值分别与局放量大小进行相关性分析得出,光纤波传感器和压电陶瓷传感器检测信号的能量开方值与局放量大小的相关系数高于声波幅值与其相关系数0.1左右.     

卫运河特大桥的光纤光栅智能监测系统

介绍了所设计的卫运河特大桥的光纤光栅智能监测系统，提出了光纤光栅的具体布设方法．在主桥施工过程中成功布设了129个光纤光栅传感器，利用光纤光栅智能监测系统，对主桥预应力张拉过程中钢筋和混凝土的应变过程进行了监测与安全性评估，将混凝土、钢筋应变的实测值与有限元模拟的计算值进行了比较，发现两者吻合较好．实践表明：光纤光栅传感技术在可靠性、稳定性和耐久性上能够满足桥梁长期健康监测的需要，性能明显优于传统的电子传感技术。     

内嵌式微腔光纤法布里-珀罗应变传感器的研制

利用空芯光纤和普通单模光纤通过切割和熔接制作出一种内嵌式微腔应变传感器,该传感器兼具传统本征型(IFPI)和非本征型(EFPI)法珀传感器的特点,温度交叉敏感性低且具有较高的机械强度,通过控制切割空芯光纤长度可制作出较短的腔长,从而具有较高的空间分辨率和快速的动态频率响应,在测量瞬时大功率冲击波引起的材料应变场合中有较大应用潜力。     

桥梁加固的光纤光栅传感监测评估研究

光纤光栅传感技术具有抗干扰能力强、长期稳定性好、绝对值测量、可以实现准分布式长期监测等优点。根据光纤光栅传感器的应变传感特性标定试验 ,以及在土木工程加固监测中的试验结果 ,在武黄高速公路的典型桥涵中布设光栅传感器 ,评估高速公路桥梁加固效果以及对这些桥涵结构进行长期监测。     

基于FBG传感器的结构健康监测体系及其应用

简述了现在日本利用结构健康监测的数据进行结构性能评价的方法以及实测数据处理分析技术的现状,介绍了一种针对大跨度抗弯结构的分布式监测系统的构筑方法,并将该方法应用于桥梁结构健康检测和监测系统。该方法基于笔者参与开发的长标距光纤布拉格光栅(FBG)传感器建立的分布式传感系统,结合使用监测数据分析软件SforD,通过测量应变实现结构的健康监测,监测桥梁的应变分布情况、沿长度方向的桥梁挠度分布、结构振动特性(如振动频率和振型)、荷载、桥梁损伤探测等信息。应用案例表明,监测系统提供的实测结果与理论分析结果吻合良好。本文可为智慧城市及智能结构的建设提供多功能的结构健康监测和检测方面的解决方案。     

光纤传感器阵列监测建筑结构应变的系统设计

提出了一种用光纤传感器阵列监测建筑结构应变的方法。并且应用了多模光纤传感器和四FBG传感器，使测试结果更可靠。设计了用FBG传感器阵列监测500m空间范围的系统，使分辨率达1．6με。同时讨论了光纤传感器的封装与贴置方法。     

光纤法珀应变传感器中传感头对中度对信噪比的影响

分析光纤法珀应变传感器在工程应用中受到剪切应变时传感头发生相对错位对信噪比的影响,由于相对错位使得传光有效功率发生改变．进而影响到信噪比的变化，利用经典电磁场理论．建立其教学分析模型，计算机数值模拟结果表明．对中度越高．信噪比越高，当对中度接近0．1时．信噪比将趋于平稳．此时传感器将失效．     

光纤光栅监测混凝土中钢筋锈蚀的可行性研究

基于混凝土中钢筋腐蚀后体积变化的事实,提出一种用于测量混凝土中钢筋腐蚀的新型传感器的设想。将光纤光栅拉伸后固定在圆形钢筋的表面,放入腐蚀溶液中加速钢筋的腐蚀。在钢筋被腐蚀后,光纤光栅所受到的拉伸应变将被释放,光纤光栅的反射光波长发生变化,通过测量光纤光栅的波长可以测得钢筋腐蚀程度。试验表明,光纤光栅可以用来测量混凝土中钢筋的腐蚀,测量精度优于±0.1 μm,测量范围约12 μm,非常适用于混凝土结构中钢筋腐蚀的早期监测。     

Engineering approach to in-situ bridge health monitoring with fiber bragg gratings

It is well known that transportation is the economiclifeline of a country and bridges are the throat of com-munication.At present,there are about5000thou-sands of main highways in China,among which overone third are structurally defective,more or less dam-aged and potentially threatened by functional degrada-tion.Some of the key bridges need to be monitored,e-valuated and maintained,repaired or reinforced.Largeand important bridges are always designed to work formany decades or even longer.Ac…     

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。     

深部巷道围岩破裂模型试验变形量测研究

针对地质力学模型试验内部变形难以精确量测的难题,以深部巷道围岩破裂模型试验为基础,在模型中布置了布拉格光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器,对巷道围岩内部的应变和位移进行监测,并布置了电阻应变砖进行对比分析.研究成果表明:1)电阻应变砖、布拉格光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器测得的围岩内部变形规律基本一致,将光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器应用于模型试验的内部变形量测是可行的;2)光栅尺位移传感器精度可达到0.001 mm,且具有制作简单、稳定性强、不易损坏等优点,在模型试验中具有广泛的应用前景;3)3种量测手段均揭示出深部巷道围岩内部变形呈现波峰与波谷交替变化,这与模型断面出现的破裂区与非破裂区交替破裂现象相吻合.     

光纤光栅在预应力钢绞线应力监测中的应用

钢绞线是预应力混凝土结构中应用最广泛的预应力筋,服役期间处于高应力应变状态,易受应力腐蚀,存在安全隐患,因此,对其应力状态进行监测具有重大意义.研究裸光栅和FRP筋封装光纤光栅的应变传感性能和温敏特性,在此基础上进行光纤光栅监测钢绞线应力的试验研究,并研制了光纤光栅智能钢绞线.结果表明:采用光纤光栅监测预应力钢绞线应力是可行的,由于裸光纤光栅比较脆弱且传感量程较小,只适用于张拉后的预应力筋,FRP筋封装光纤光栅可用于大应力应变预应力筋的监测.     

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。     

基于分布式光纤传感器的管涌监测系统

针对水利工程输水堤坝管涌难以实时监测的问题,结合分布式光纤传感器应变检测灵敏度高及FPGA并行运算快的特点,设计了基于光纤全分布式传感器与FPGA数字解调算法的堤坝管涌实时探测系统。首先利用双Mach-Zehnder干涉组成的光纤全分布式传感应变检测系统感知管涌导致的应变,之后通过计算由应变导致的调制信号到达两光电探测器的时间差确定管涌渗漏点。系统采用频率分选机制在信号调理电路实现信号筛选,评定渗漏程度,由FPGA实现数据采集、滤波、存储及解调,有效缩短了解调时间及定位误差。结果表明,系统可对2公里范围内的管涌渗漏事件进行有效定位报警,定位误差在±8m以内。     

The Compatibility in Optic Fiber Smart Concrete and Structure

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｒｏｒｉｇｉｎａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ .Ｔｈｅｙｃａｎｃａｕｓｅｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｏｈａｖｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｎｓｉｎｇａｎｄｅｘｅｃｕｔｉｎｇ ,ａｎｄｃａｎｒｅｓｐｏｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅｅｎｖｉ ｒｏｎｍｅｎｔ.Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｆｏｒｍｉｎｇｏｆｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍａｔ…