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土木工程结构用光纤光栅

土木工程结构监测是光纤光栅传感器中最活跃的领域。对于桥梁、矿山、隧道、大坝、建筑物等,通过测量上述结构的应变分布,可以预测结构的局部荷载和状态,便于维护和状态监测。光纤光栅传感器可粘贴在结构表面或预先嵌入结构中,同时对结构进行冲击检测、形状控制和减振检测,并监测结构缺陷。此外,可以将多个光纤光栅传感器串联起来,形成传感器网络,对结构进行准分布式检测,并通过计算机远程控制传感器信号。


光纤光栅传感器可以检测的建筑结构之一是桥梁。在应用中,将一组光纤光栅粘贴到桥梁复合肋的表面,或在梁的表面开一个小槽,以便将光栅的裸芯嵌入槽中(用于保护)。如果需要更全面的保护,在建造桥梁时,最好将格栅嵌入复合肋中。同时,为了校正温度效应引起的应变,可以使用应力和温度分开的传感器臂,这两个臂可以安装在每个梁上。


两个中心波长相同的光纤光栅取代法布里-珀罗干涉仪的反射镜,形成全光纤法布里-珀罗干涉仪(FFPI),该干涉仪使用低相干性来最小化干涉相位噪声。一种方法实现了高灵敏度动态应变测量。使用FFPI组合其他两个FBG。其中一个光栅用于测量应变,另一个光栅用于测量和校正温度效应。同时,测量了三个量:温度、静态应变、瞬时动态应变。该方法结合了干涉仪的相干性和光纤布拉格光栅传感器的优点。在5mε的测量范围内,静态应变测量精度小于1µε,温度灵敏度为0.1°C,动态应变灵敏度小于1nε/(Hz)1/2。


FBG Application In Civil Engineering Structure

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