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《光纖傳感器系統(tǒng)在土工結(jié)構(gòu)的靜動應(yīng)變測量上的應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2010年5月水運工程May2010第5期總第441期Port&WaterwayEngineeringNo.5SerialNo.441光纖傳感器系統(tǒng)在土工結(jié)構(gòu)的靜動應(yīng)變測量上的應(yīng)用何暉譯，姚詩偉校（中交上海三航科學(xué)研究院有限公司，上海200032）摘要：評估了光纖傳感器作為完整的結(jié)構(gòu)部件在惡劣的環(huán)境條件下，進行長期或短期應(yīng)變監(jiān)測的可行性。不同的規(guī)模和材料的土工試驗過程中已經(jīng)使用了光纖傳感器。實例研究包括靜力軸向的鉆孔樁測試、鉆孔測斜、試驗室的單軸壓縮測試。關(guān)鍵詞：布拉格光纖光柵；鉆孔樁應(yīng)變監(jiān)測；鉆孔測斜；應(yīng)變測量中圖分類號：T
2、U433文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號：1002-4972（2010）05-0065-05FiberopticsensorsystemsforstaticanddynamicstrainmeasurementsofgeotechnicalstructuresHEHui,YAOShi-wei(CCCCShanghaiHarbourEngineeringDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd.,Shanghai200032,China)Abstract:Weassessthefeasibilityoffiberop
3、ticsensorsasstructurallyintegratedcomponentsforshortandlong-termstrainmonitoringunderroughenvironmentalconditions.Geotechnicaltestingproceduresatdifferentscalesandinvariousmaterialshavebeencarriedoutwiththesesensors.Casestudiesincludeastaticaxialborepiletest,borehol
4、einclinometermeasurements,anduniaxialcompressiontestsatlaboratoryscale.Keywords:fiberBragggrating;strainmonitoringofaboredpile;boleholeinclinometermeasurements;downholestrainmeasurement為了確定土工結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性和壽命，器。智能測量系統(tǒng)能傳遞可靠、精確的相關(guān)數(shù)量的信本文概述了各種情形下研發(fā)的測試技術(shù)，并息，比如應(yīng)變、應(yīng)力、溫度和化學(xué)性質(zhì)。在
5、施工把試驗結(jié)果與參照傳感器作了性能比較。討論了過程和長期的運行控制中，需要用最佳的技術(shù)進新技術(shù)的優(yōu)勢和在巖土工程中潛在的巨大需求。行監(jiān)測。近年來，光纖傳感器已被用于惡劣環(huán)境下的1布拉格光纖光柵技術(shù)在應(yīng)變和溫度傳感器系統(tǒng)巖土和土木工程監(jiān)測的方案中。由于它尺寸緊湊，中的應(yīng)用能被設(shè)計成集成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，所以被稱為“智能型布拉格光纖光柵（FBG）是本征傳感器元件，傳感器”。以下是3個成功的土工結(jié)構(gòu)應(yīng)用實例：用UV激光刻寫在光纖上。通常波長約為245nm。1）在準(zhǔn)靜力循環(huán)加載過程中的大直徑混凝土鉆孔這個敏感元件包含一個空間頻率為Λ，且折射率
6、灌注樁的原位應(yīng)變監(jiān)測；2）用于鉆孔應(yīng)變測量時為n的周期調(diào)制的纖維芯。當(dāng)特征波長為λB時，所安裝在測斜管的永久性記錄儀；3）用于實驗室光柵是一個選擇性很強的譜反射器：的巖石力學(xué)性能試驗的布拉格光柵光纖應(yīng)變傳感λB=2nΛ（1）收稿日期：2009-11-10作者簡介：何暉(1978—)，女，助理工程師，從事科技信息及翻譯工作。·66·水運工程2010年任何n或Λ的變化對反射波長都有一個成正比的的FBG應(yīng)變靈敏度為1.15pm/με，并且該FBG的反應(yīng)，如圖1，2所示。溫度靈敏度為1.3pm/℃。對于溫度變化大的應(yīng)變測量，需要能區(qū)分
7、溫度效應(yīng)與應(yīng)變靈敏度。為了測量靜應(yīng)變，采用光纖法布里-珀羅可調(diào)濾波器系統(tǒng)（FFP-TF）作為FBG傳感器的讀出單元（圖3）。這種詢問技術(shù)允許幾個傳感器同步串聯(lián)探測，傳感器總數(shù)取決于期望的應(yīng)變范圍。這個系統(tǒng)有一個溫度穩(wěn)定的固定法布里-珀羅多波段基準(zhǔn)，因此來達(dá)到穩(wěn)定，其精度為±5pm，以符合靜-6力應(yīng)變的分辨率10mm/mm。圖3FBG詢問系統(tǒng)用于靜應(yīng)變檢測為探測頻帶波段為10~10000Hz動應(yīng)變信號，按照比例強度調(diào)幅原理研制了樣機（比如小圖1布拉格光纖光柵傳感器的測量原理波段濾波器），圖4顯示了野外使用的性能。圖2布拉格波長轉(zhuǎn)
8、換和內(nèi)部的光柵纖維圖4在密集波長多路濾波技術(shù)基礎(chǔ)上的用于變形之間的線性關(guān)系動應(yīng)變檢測的FBG詢問系統(tǒng)因此，原則上，F(xiàn)BG傳感器能測量靜動狀況下的應(yīng)變、溫度和壓力。對應(yīng)于應(yīng)變變化△ε的2大直徑鉆孔樁的應(yīng)變監(jiān)測波長改變△λ如下式：2.1測試條件△λ=△ε·（1-ρα）λB（2）在
