光纤光栅传感器在水布垭面板坝安全监测中的应用

2010-12-31 18:29:07来源: 中国自动化网

  摘 要:本文分析了光纤光栅传感的基本原理,在坝体模拟槽试验中具体验证了波长变化与温度的关系;通过建设中的清江水布垭面板坝工程,研究了用于大坝监测的光纤光栅传感器的系统构成,并成功地大规模布设了光栅应变传感器与温度传感器;监测结果表明光纤Bragg光栅传感器监测系统具有良好的稳定性与耐久性,为建筑结构的健康诊断提供可靠的依据。

  引言

  大坝的投资大、效益高、在国民经济发展中起着举足轻重的作用,与人民的生活也休戚相关。一个庞大的水库,一旦失事,造成人民生命财产的损失是巨大的。本文对光纤Bragg光栅的温度/应变传感特性进行分析和试验研究;探索其布设工艺以及在大坝施工过程、长期应变监测中的技术。

  1.光纤光栅应变传感特性

  光纤Bragg光栅传感技术是通过对在光纤内部写入的光栅反射或透射波长光谱的检测,实现被测结构的应变和温度量值的绝对测量,其传感原理如图1所示。而光纤光栅的反射或透射波长光谱主要取决于光栅周期L和反向耦合模的有效折射率neff,任何使这两个参量发生改变的物理过程都将引起反射或透射波长的漂移即有: DlB=2neff·DL (1)

  图1. 光纤布喇格光栅传感原理

  在所有引起光栅Bragg波长漂移的外界因素中,最直接的为应变参量,因为无论是对光栅进行拉伸还是压缩,都势必导致光栅周期L变化,并且光纤本身所具有弹光效应使得有效折射率neff也随外界应力状态的变化而变化,这为采用光纤Bragg光栅制成光纤应变传感器提供了最基本的物理特性。

  2.光纤光栅温度传感试验

  2.1 试验设备及材料

  本文采用的是武汉理工大学光纤传感技术中心生产的光纤Bragg光栅应变传感器。接头采用通用的光纤FC/APC跳线头。Bragg中心波长识别系统采用美国Micron Optics公司生产的FBG-IS(Fiber Bragg Grating —Interrogation System)光纤光栅解调器。该仪器基于F-P(Fabry-Perrot)干涉原理对Bragg反射谱中心波长进行解调,波长分辨率为1pm,扫描范围为1283-1312nm, 扫描频率:50Hz。

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关键字:光纤光栅传感器  大坝监测  安全监测

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2010/1231/article_1677.html
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