光電檢測技術(shù)

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1、光纖檢測技術(shù)在地鐵工程中的應(yīng)用Opticalfiberdetectiontechnologyapplicationinmetroengineering姓名：朱亞波班級：測儀102學(xué)號：1010022040摘要:簡要介紹了光纖檢測技術(shù)的基本原理,并結(jié)合正在修建的地鐵車站,對光纖檢測技術(shù)應(yīng)用于地鐵工程進(jìn)行了介紹,對這一新型的檢測技術(shù)應(yīng)用于國內(nèi)地鐵工程做了一些有益的探討。Abstract：Brieflyintroducesthebasicprincipleofopticalfiberdetectiontec

2、hnology,andcombiningthesubwaystationisbeingbuilt,theopticalfiberdetectiontechnologyappliedinundergroundengineeringareintroduced,thenewdetectiontechnologyappliedindomesticmetroprojectsdonesomebeneficialdiscussion關(guān)鍵詞:光纖光柵傳感器;檢測技術(shù);地鐵keywords：Opticalfibergr

3、atingsensor.Detectiontechnology.subway前言光纖檢測技術(shù)是上世紀(jì)七十年代伴隨著光導(dǎo)纖維及光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種以光為載體、光纖為媒介、感知和傳輸外界信號(被測量)的新型檢測技術(shù),具有(準(zhǔn))分布式、長距離、實時性、耐腐蝕、抗電磁、輕便靈巧等優(yōu)點,因而被廣泛應(yīng)用于航空、航天等領(lǐng)域。自20世紀(jì)90年代以來,美國、加拿大、日本、德國及英國等發(fā)達(dá)國家,紛紛將光纖檢測技術(shù)應(yīng)用于大壩、橋梁、電站及高層建筑物等大型民用基礎(chǔ)設(shè)施的安全檢測中,取得了令人鼓舞的進(jìn)展,展示

4、了光明的前景。光纖傳感技術(shù)被國際上公認(rèn)為結(jié)構(gòu)安全檢測最有前途、最理想的手段。正因為如此,光纖檢測技術(shù)也引起隧道結(jié)構(gòu)檢測界的廣泛重視,成為目前檢測技術(shù)的研究重點。1光纖檢測的基本原理1.1光纖及其結(jié)構(gòu)光纖(opticfiber),光導(dǎo)纖維的簡稱,一般由纖芯(core)、包層(cladding)、涂敷層(coating)和護(hù)套(jacket)構(gòu)成,是一種多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的對稱柱體光學(xué)纖維。光纖的一般結(jié)構(gòu)如圖1所示。纖芯和包層為光纖結(jié)構(gòu)的主體,對光波的傳播起著決定性作用。涂敷層與護(hù)套則主要用于隔離雜光,提高光纖

5、強(qiáng)度,保護(hù)光纖。在特殊應(yīng)用場合不加涂敷層與護(hù)套,為裸體光纖,簡稱裸纖。纖芯直徑一般為5~75μm,材料主體為二氧化硅,其中摻雜極微量其他材料,如二氧化鍺、五氧化二磷等,以提高纖芯的化學(xué)折射率。包層為緊貼纖芯的材料層,其光學(xué)折射率稍小于纖芯材料。根據(jù)需要,包層可以是一層,也可以是折射率稍有差異的二層或多層。包層總直徑一般約100~200μm。包層材料一般也是二氧化硅,但其中微量參雜物一般為三氧化二硼或四氧化二硅,以降低包層的光學(xué)折射率。涂敷層的材料一般為硅酮或丙烯酸鹽,一般用于隔離雜光和保護(hù)光纖,還能使

6、光纖的機(jī)械變形量對某種外來作用量更敏感(增敏作用),或?qū)ν鈦碜饔昧孔兊貌幻舾?退敏作用),以獲得待測量對光纖的最佳作用。護(hù)套的材料一般為尼龍或其他有機(jī)材料,用于增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度,保護(hù)光纖。1.2光纖傳感器及其工作原理光纖光柵傳感器主要用Bragg光纖光柵或其它類型光纖光柵(如長周期光纖光柵、啁啾光纖光柵等)Bragg光纖光柵基本結(jié)構(gòu)如圖2所示,纖芯中的條紋代表折射率的周期性變化。所用光纖是一種在纖芯中攙有光敏材料(如鍺、硼等)的特殊光纖。紫外曝光會使纖芯的折射率增加。光纖光柵就是利用光敏光纖的這一特

7、性,用位相模板法或全息干涉法用紫外激光器將光柵從光纖側(cè)面寫入纖芯的。根據(jù)入射光、反射光、透射光及與之相關(guān)的能量和動量守恒定律得Bragg的反射波長。光纖傳感基本原理圖見圖3。1.3光纖檢測系統(tǒng)的組成光纖光柵檢測系統(tǒng)主要包括光纖光柵傳感器及傳感測量兩部分。傳感測量部分主要包括探測光源即寬帶光源或LED、光纖光柵波長分析器、光纖光柵波長和光強(qiáng)的光電接受放大、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)控制和傳輸、計算機(jī)顯示、輸出及儲存。2測試方法及設(shè)備2.1光纖傳感器實際應(yīng)用測試方法首先根據(jù)測試對象(測試參數(shù)、測試范圍、介質(zhì)環(huán)境等)制

8、作bragg光柵,并進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定,然后將光柵進(jìn)行套管封裝。根據(jù)施工方案,將光柵和足夠長度的光纖焊接在一起,光柵與傳輸光纖采用熔接法連接,焊接完畢后進(jìn)行通光試驗,檢測連接質(zhì)量。將光柵粘貼在測試部位,同時應(yīng)對包層、涂敷層、護(hù)套進(jìn)行粘貼或使用卡子固定。對光柵進(jìn)行測量,做好標(biāo)記和記錄。光柵測試根據(jù)不同的測試參數(shù),采用不同的檢測分析儀,如測量對象的應(yīng)變量,可采用光纖光柵應(yīng)變傳感測試儀。光纖光柵應(yīng)變傳感測試儀集探測光源、光纖光柵波長分析器、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)控制和傳輸?shù)?/p>