4 光纤传感器土木工程中的应用举例
houban
houban Lv.2
2012年03月21日 17:36:16
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光纤传感器技术研究最早开始于1977 年,美国海军研究所开始执行由查尔斯.M. 戴维斯博士主持的Foss(光纤传感器系统)计划。早期的光纤传感器因为存在价格昂贵、技术不够成熟等问题,在工程上没有得到广泛的应用。光纤传感技术具有极高的灵敏度和精度,良好的抗电磁场干扰能力,高绝缘强度以及耐高温、耐腐蚀、轻质、柔韧带等优点。随着光传感器技术的发展和工艺水平的提高,光纤传感器的应用得到了大力推广,很多国家不遗余力地加大对光纤传感器的研究力度。近年来光纤传感器在机械、电子仪器仪表、航天航空、石油、化工、生物医学、食品等工业领域的生产过程自动控制、在线检测、故障诊断等方面有着广泛的应用。

光纤传感器技术研究最早开始于1977 年,美国海军研究所开始执行由查尔斯.M. 戴维斯博士主持的Foss(光纤传感器系统)计划。早期的光纤传感器因为存在价格昂贵、技术不够成熟等问题,在工程上没有得到广泛的应用。光纤传感技术具有极高的灵敏度和精度,良好的抗电磁场干扰能力,高绝缘强度以及耐高温、耐腐蚀、轻质、柔韧带等优点。随着光传感器技术的发展和工艺水平的提高,光纤传感器的应用得到了大力推广,很多国家不遗余力地加大对光纤传感器的研究力度。近年来光纤传感器在机械、电子仪器仪表、航天航空、石油、化工、生物医学、食品等工业领域的生产过程自动控制、在线检测、故障诊断等方面有着广泛的应用。

近年来,光纤传感器由于其独特的优点而被引入土木工程,广泛应用于建筑结构应变及桥梁结构健康监测、混凝土力学性能测试及检测等领域。本文介绍了光纤传感的基本原理及其应用,对光纤传感器在土木工程中的应用进行了展望。

4 光纤传感器土木工程中的应用举例

随着光纤传感技术的发展,在土木工程领域光纤传感器得到了广泛的应用,用来测量混凝土结构变形及内部应力,检测大型结构、桥梁健康状况等,其中最主要的都是将光纤传感器作为一种新型的应变传感器使用。

光纤传感器可以黏贴在结构物表面用于测量,同时也可以通过预埋实现结构物内部物理量的测量。利用预先埋入的光纤传感器,可以对混凝土结构内部损伤过程中内部应变的测量,再根据荷载-应变关系曲线斜率,可确定结构内部损伤的形成和扩展方式。通过混凝土实验表明,光纤测试的载荷-应变曲线比应变片测试的线性度高。

在实际的工程应用中要实现对结构建筑物的全方位、长期的检测就要解决好光纤传感器的布设问题。为了不至于对传感器造成施工损伤破坏,一般可以采用以下方法:
①将一金属导管套在光纤传感器上,一起置于混凝土结构中。混凝土浇筑后,在混凝土固结前将金属导管取出,这样光纤光栅传感器与混凝土很好地固结在一起,而且不会因为浇筑过程损坏传感器。
②由于钢筋的应力-应变也足以反映钢筋附件的混凝土受力状态,可以将光纤光栅传感器直接粘贴于钢筋上,或在钢筋表面开一个小凹槽,使光栅的裸纤芯部分嵌进凹槽得以保护,或在建造桥时把光纤埋进复合筋。
③将光纤光栅直接埋入小型预制构件或者封装在金属导管中然后把小型预制构件作为大型构件的一部分埋入,外部荷载通过预制件或金属导管传递到光纤光栅传感器上。(参考资料: http://www.jsjb120.com/jlz/)
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