基于BOTDA的钢结构全尺度应变监测方法及其试验研究

大型钢结构因为超载或者腐蚀等问题引起的结构失效越来越多,对大型钢结构进行全尺度监测是评估结构的剩余使用寿命和做出维修决策的关键。分布式光纤传感技术具备分布式、抗电磁干扰能力强等优点,适用于钢结构的全尺度监测。设计了传感光纤的全面和局部布设方法,对上述方法进行了标定、重复性等试验,并将其应用于钢桁架的全尺度应变监测中。结果表明,分布式光纤传感技术可有效获取钢结构全尺度应变,同时,提出的基于电磁铁方式具备快速、可拆卸等优点。本文研究成果可用以集成大型钢结构健康监测系统,实现钢结构的全寿命健康状态评估。     

分布式光纤温度和应变传感系统研究进展

基于布里渊散射的分布式光纤传感系统是面向温度、应变等参数的高测量精度、高空间分辨率、高频率分辨率的监测手段.分别从光纤传感器设计与模拟、传感光纤的选用、传感技术辅助提升等三个方向总结和分析了基于布里渊散射的分布式光纤温度-应变传感系统的研究与发展现状;介绍了分布式光纤传感系统在油井、海底电缆等领域的应用;并展望了未来的研究发展趋势.     

新型埋入式长距离应变光纤传感器研制及性能研究

基于布里渊散射的分布式光纤传感技术可检测长距离光纤沿线的分布式应变和温度,非常适用于结构健康监测.但如何保证传感光纤在铺设及后期监测过程中的安全性是其应用于土木工程领域的关键问题.介绍了一种新型埋入式长距离光纤传感器的研制方法,首先在结构施工过程中根据监测网设计预埋微管,再通过气吹技术将传感光纤铺设至微管内部,最后利用...     

埋入式FBG混凝土应变传感器特性研究

光纤光栅传感技术在混凝土结构健康监测中具有广泛应用前景。研究了一种埋入式光纤光栅混凝土应变传感器,从力学角度理论分析了埋入式光纤光栅应变传感器的工作原理,并对传感器的结构和制作工艺上展开了详细的分析和有限元验证,并对传感器的性能进行了试验研究,试验结果表明:该结构的传感器具有较好的重复性、一致性和温度补偿特性。     

基于虚拟仪器技术的光纤应变测试系统

分析了光纤应变传感器的基本原理,并在实验室与电阻式应变传感器进行了应变对比测试实验.结合计算机虚拟仪器技术,以桥梁结构为被测对象,设计了基于法-珀光纤传感技术的应变测试系统.系统通过PC-DAQ采集平台和LabVIEW实现数据的自动采集和处理.应用结果表明,该系统不但具有传统电测法的优点,同时具有灵敏度高、抗干扰性强的特点,可用于大型结构健康状态的在线监测,在工程实际应用中具有重要意义.     

布里渊功率应变系数的理论分析

布里渊功率和应变的关系是分布式布里渊光纤温度和应变传感的基础之一.根据耦合方程,得出了布里渊信号的表达式.再根据布里渊增益系数的表达式,推导了布里渊增益系数和应变的关系.以此为基础,得出了布里渊功率和应变的关系.计算机仿真显示,布里渊功率应变系数随着传感距离的增大而减小.     

智能材料结构中的压电应变传感技术

应变测量是智能材料结构实现其健康监测，振动控制和形状控制等功能的基础，本文介绍智能材料中新近开展起来的几种采用压电传感元件的应变测量技术，其中包括压电应变片技术，自传感驱动技术，模态传威吓民空城滤滤波技术，分布式传感器阵列以及自屏蔽措施等。     

光纤传感技术在相似材料模型试验中的应用

为解决地下工程模型试验中应变无法量化分析的问题,以四川省九寨沟县青龙水电站引水隧洞为工程背景,设计并制作了隧洞模型试件,将分布式光纤和光栅传感器埋设于模型试件中进行隧洞模拟开挖试验,通过实验对比两种光纤传感技术,同时,探索出一种地质力学模型试验应变量测的可行方法,为研究地下工程的施工开挖及变形破坏提供参考,测量隧洞开挖前、开挖时、开挖后试件内部的应变,分析了其应变变化规律。实验结果表明,分布式光纤与光栅传感器测得应变值相近,说明了标定试验结果的准确性及分布式光纤在模型试验中的适用性,分布式光纤传感器能够真实地反应模型试件内光纤沿线的应变分布,及时准确地测量模型在加压作用和隧洞开挖过程中的应变分布情况。     

光纤应变传感器及其在结构健康监测中的应用

应变是表征工程结构健康状态的重要指标.光纤应变传感器以其对外界环境的变化敏感,质轻径细、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、能实现绝对测量、稳定性好、容易复用、能埋入工程结构等特点,因此在结构健康监测中得到日益广泛的应用.目前,结构状态健康监测应用光纤应变传感器主要有光纤珐珀干涉传感器及光纤光栅传感器.本文介绍它们的原理、结构、及其在结构安全监测中的应用技术与系统.     

虚拟仪器技术在桥梁监测系统中的应用

本文介绍了基于虚拟仪器技术设计的桥梁健康监测系统,它采用灵敏度高的光纤应变传感技术,可对桥梁应变进行健康监测.实验结果表明,该系统可实现长时间、大容量的数据采集,具有测量精度高,操作方便,功能强大,便于扩展等优点.     

基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统

当前巷道顶板变形监测方式为基于井下工业环网的在线实时监测,采用电子式和光纤光栅式的位移传感器并以无线方式连接,存在有较多监测盲点、误差较大、依靠连续供电等问题。针对上述问题,设计了一种基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统。该系统以布里渊光时域反射计(BOTDR)作为数据采集和分析的核心监测工具,采用5 mm钢绞线光纤作为感测光纤,以锚杆、锚索为固定点布设光缆,通过顶板光纤的应变变化来监测顶板变形状况,实现了对煤矿巷道顶板的实时在线分布式监测。现场应用结果表明,光纤应变变化能够实时准确地反映顶板变形情况,基于光纤应变的顶板监测结果与顶板离层仪监测结果、十字法观测结果一致。用光纤应变表征顶板变形程度消除了人为因素和断电等影响,保证了监测结果的客观性,这种长距离、耐腐蚀、抗干扰、无需供电的分布式光纤应变监测方式为煤矿提供了一种全新的巷道监测手段。     

基于分布式光纤的钢筋混凝土锈胀开裂监测试验研究

氯盐引起的钢筋混凝土锈胀开裂是影响结构耐久性的主要病害之一,对锈胀开裂进行全过程监测是评估结构的剩余使用寿命和做出维修决策的关键。分布式光纤传感技术是一种新型光电监测技术,可实现腐蚀环境下的应变、温度的长距离分布式检测,适用于钢筋混凝土锈胀开裂监测。本文基于钢筋混凝土锈胀开裂的力学原理,设计了钢筋混凝土锈胀开裂全过程的分布式光纤传感监测技术,通过内压加载模拟试验标定了光纤应变和混凝土膨胀、裂缝之间的对应关系,最后采用通电加速试验验证了本文提出方法的有效性。结果表明,分布式光纤传感技术能实时跟踪监测锈胀开裂全过程,监测数据可用于判断初始开裂发生的时间点,由标定试验获取的应变/裂缝系数可实现锈胀裂缝的宽度估算,为工程结构养护管理提供决策依据。     

分布式光纤传感器大坝安全监控系统研究

本文研究了一种基于分布式光纤传感器的大坝安全监控系统.系统可实时监控、预警大坝温度、应变、裂纹、位移和渗漏等信息,监测大坝上下游水位信息、区域降雨量信息等,旨在大坝施工和运行期间监测大坝的各个安全参数,确保大坝的安全.系统采用了分布式光纤监测系统,集成光纤的感应和传输功能于一体,为防御大坝可能造成的洪水灾害,提供快速技术支撑.     

用于薄结构振动测量的分布式光纤模态传感器的初探

虽然应变传感器已广泛用于弹性振动的动态测量中，但当被测结构为薄结构时，应变幅值很小，需要检测地件有极高的灵敏度，而现有的测试方法和仪器难以满足要求，基于曲率变形的分布式光纤传感器测量方法的提出使薄结构振动模态检测的研究有了新的突破和发展前景。     

土木工程健康监测用F-P光纤应变测量技术

介绍了基于白光干涉的光纤F -P应变传感器原理 ,对其用于土木工程健康监测的安装工艺、温度补偿技术进行了研究 ,提出了工程应用中尚存的问题。     

基于BOTDR的隧道应变监测与数值模拟

基于布里渊散射原理的布里渊光时域反射计(BOTDR)是一种新型的光纤传感器.在介绍该项技术工作原理的基础上,以西南某隧道为实例,采用三维快速拉格朗日法,获得了隧道二次衬砌中应力和位移的分布规律,提出了隧道光纤的铺设方案、粘贴方式及安装工艺.讨论了一天内最大温差对应变监测结果的影响,并在不同时期对隧道内纵向光纤线路和某个...     

非增强式原型封装光纤Bragg光栅钢筋应变计

为了适应量大面广的重大土木工程结构的长期健康监测,特别是克服恶劣的施工与服役环境(如,腐蚀、疲劳等),封装的光纤Bragg光栅(FBG)应变计不仅必须要有很好的测试精度、布设可靠等特性,还必须具有优越的性价比。针对这一实际应用要求,提出了一种非增强式原型封装光纤光栅钢筋应变计,并通过静载试验对其传感特性进行了研究。研究结果表明:试验结果与理论分析基本吻合,光纤光栅的波长变化与应变存在很好的线性关系,其相关系数均达到0.999以上,并具有很好的重复性;通过管内外应变对比试验说明:此钢筋应变计对钢筋几乎没有加强作用,能如实地反映钢筋应变。     

光纤应变传感系统消噪技术的研究

本文分析干涉式光纤应变传感系统中噪声对系统分辩率的影响,提出消除光源幅度、相位噪声和环境噪声的措施。