多点光纤光栅测温系统在渗流监测中的应用研究

为了监测土石坝内渗流水的情况,提出一种多点光纤Bragg光栅传感器(FBG)结构,采用InGaAs光电探测器阵列探测光强的光纤光栅传感阵列的波长解调方法。根据室内实验结果,对多点光纤光栅传感系统的可行性和监测数据的可靠性进行分析,用于坝体温度场监测的光纤光栅传感器波长温度响应灵敏度可达到0.0091nm/℃.工程中采用电热脉冲方式对传感器附近小范围的土壤进行加热,使其与水的温度形成一定的温差,实测结果表明可以利用光纤光栅传感器监测温度异常的方法判断是否发生渗流,从而实现对坝体内集中渗漏点的定位和自动监测。在系统防雷击、抗干扰性方面,采用光纤光栅传感监测系统与传统仪器相比具有明显优势。

滑坡地下渗流流速的光纤光栅监测装置研发

地下渗流是影响滑坡稳定性的重要因素之一,实现渗流相关物理指标的实时有效监测是准确分析滑坡地下水响应规律和滑坡演化过程的关键.常规渗流监测装置无法兼具渗流速率和流向两个关键参数,且存在抗干扰能力弱、监测成本高、精度低的局限性.结合主动加热光纤光栅法的温度传感特性和地下渗流场中的热对流规律,研发滑坡体渗流速率和流向的光纤光栅监测装置,建立基于测孔温度光纤光栅示踪的渗流监测系统.通过开展模型试验对监测装置和监测系统的有效性进行验证,研究结果表明:通过对测孔各方位光纤光栅的温度特征值变化率kη实施监测,可准确识别地下渗流的流速和流向;在流速量程1.2×10^(-4)~3.0×10^(-4)m/s范围内,装置对渗流速率具有较好的线性度和监测能力,装置监测渗流速率的误差占比11.2%,渗流流向的识别精度为11°左右.该装置的研发为库岸滑坡体地下渗流的精细监测提供了一种新的方法和技术手段.

基于光纤光栅传感技术与混合固态三维激光雷达扫描技术的隧道安全综合监测系统研究(下)

为解决传统的隧道变形监测方法存在测量效率低、可视化和自动化程度不高、实时性差等问题,在介绍光纤光栅传感技术原理和混合固态三维激光雷达扫描技术原理的基础上,提出基于光纤光栅传感技术与混合固态三维激光雷达扫描技术相结合的隧道安全综合监测系统总体结构,分析设备配置和工作原理。以云南省某铁路隧道1个月的实际数据为例,分析隧道安全综合监测系统监测数据,结果表明:由混合固态三维激光雷达扫描仪得到的可视化三维点云数据,能够完整展示隧道全息变形情况;采用布拉格光纤光栅传感器,能够实时动态监测隧道截面位移变化情况。通过以上2种监测方法的“点面结合”,经过综合分析,认为该时间段内该隧道结构安全稳定。研究成果对于提高隧道变形监测的智能化及准确性具有重要参考价值和现实意义。

基于光纤光栅传感技术与混合固态三维激光雷达扫描技术的隧道安全综合监测系统研究(上)

为解决传统的隧道变形监测方法存在测量效率低、可视化和自动化程度不高、实时性差等问题,在介绍光纤光栅传感技术原理和混合固态三维激光雷达扫描技术原理的基础上,提出基于光纤光栅传感技术与混合固态三维激光雷达扫描技术相结合的隧道安全综合监测系统总体结构,分析设备配置和工作原理。以云南省某铁路隧道1个月的实际数据为例,分析隧道安全综合监测系统监测数据,结果表明:由混合固态三维激光雷达扫描仪得到的可视化三维点云数据,能够完整展示隧道全息变形情况;采用布拉格光纤光栅传感器,能够实时动态监测隧道截面位移变化情况。通过以上2种监测方法的“点面结合”,经过综合分析,认为该时间段内该隧道结构安全稳定。研究成果对于提高隧道变形监测的智能化及准确性具有重要参考价值和现实意义。

基于光纤光栅技术的井壁监测预警系统研究

由于煤矿立井的特殊性及重要性,因此为保证煤矿生产的安全,必须对煤矿立井进行长期的受力及变形监测,以此来了解立井在煤矿生产过程中受力变化状况,从而及时地了解煤矿立井的损伤情况,进而对安全隐患采取有效措施。结合东荣二矿副井井壁治理工程,提出一种采用光纤光栅传感技术监测立井井筒受力及变形的方法,文章详细介绍了整个光纤监测系统的研发过程及预警阀值的确定依据,开发了基于光纤光栅监测的井筒安全状态评价方法和预警系统,并采用现场试验与理论分析相结合的方法给出待测参数的预警阀值。研究结果表明:(1)立井井壁光纤光栅监测预警系统的实施对于确保整个煤矿的安全运营具有非常重要的现实意义;(2)煤矿立井井壁的监测重点在于监测井壁混凝土结构的内部应力、应变的变化情况,从而掌握整个立井井壁的安全状况,对于已经产生破坏并加以治理的立井井壁而言,继续监测其内力变化也是必不可少的。

基于虚拟仪器技术的基坑光纤光栅监测系统

结合使用光纤光栅传感器进行基坑监测过程中遇到的监测结果直观表现性差、综合管理功能弱等问题,研发了一套基于虚拟仪器技术的基坑光纤光栅监测系统.该系统集监测数据采集与管理、监测结果实时动态显示、远程访问控制以及报警监控等功能于一体,是一套实现了智能化与网络化的多功能管理系统.在应用该系统对某通信中心基坑进行监测的过程中,系统运行良好,各功能模块均顺利通过了测试,为工程的顺利进行提供了技术保证.

光纤Bragg光栅锚杆应力应变监测系统

锚杆是矿山巷道的主要支护形式之一,现有锚杆支护质量检测方法无法进行远程监控、不能实现全过程监测,本文提出了采用光纤Bragg光栅传感技术进行锚杆支护质量监测的新方法。介绍了光纤Bragg光栅监测系统的工作原理及其构成,实验系统由3个Bragg光栅组成阵列,将其粘贴在长度0.6m的金属锚杆杆体表面,进行锚杆受力的检测以及与电测技术的实验室对比试验。结果表明,光纤Bragg光栅传感器具有高的测量精度,结构简单,可以实现在线实时监测。

基于光纤光栅的高压开关柜温度监测系统设计

基于高压开关柜温度在线监测的重要性,论述了目前几种常见测温方法的缺点,以及在高压开关柜中使用光纤光栅测温法的优势。设计了基于光纤光栅的高压开关柜温度在线监测系统,以实现对高压开关柜接头温度的在线监测,并且对其中的感知层、传输解调层、监控层作了介绍。介绍了光纤光栅测温的原理、光纤光栅解调仪以及光纤传感器的安装,开发了对应的上位机监测软件。高压开关柜全天温度数据的监测结果表明,系统能够正常工作。

基于光纤光栅的管道应力监测系统

提出了一种基于光纤光栅传感技术的管道应力监测系统,在分析硬件和软件两大系统组成的基础上,开发了基于应力在线预警和离线数据统计相结合的综合分析方法。重点介绍了在线预警软件的功能及关键参数设置方法,离线评估软件将实时保存的文本数据文件转换为SQL Server数据库,并具有曲线显示、统计分析等功能模块。系统能够实现管道运行时全天候实时监测及后续趋势分析等要求,可推广应用到其他重要结构的应力在线监测。

基于光纤光栅的振动参数监测及信号处理系统

针对光纤光栅传感与其他传感技术相比,有其独特的优点,对光纤光栅传感器进行了理论分析,建立了通过测量光纤光栅传感元件的波长而得到振动参数的理论模型,介绍了测量信号处理系统的结构,作了光纤光栅传感器与加速度传感器的振动参数监测实验,并对实验结果进行了比较。结果表明,光纤光栅传感器的性能很好,可以用于低频振动结构的动态实时监测。

编码式光纤光栅钻机井架应力监测系统

在阐述编码式光纤光栅分布式大容量检测方法的基础上,介绍了以编码式光纤光栅作探头的钻机井架应力监测系统。系统由2个不同的宽带光源、耦合器、双光栅传感阵列、解调器和数据处理系统组成,采用双波长编码技术,对检测点的位置和应力、应变同时进行编码测量。对某钻机井架的实际应力监测表明,这种监测系统具有准确度高、稳定性好、检测容量大以及能实时在线监测等特点。

光纤光栅监测系统在钻井井壁健康监测中的设计与应用

钻井井壁在下沉阶段一直受水侵入和电磁干扰,且每节井壁下沉是一"瞬间"过程,常规测试技术很难满足这一工程要求。引入新型光纤光栅传感器对某钻井井壁进行监测,介绍了光纤光栅监测方案设计与施工情况。数据分析并与理论值比较表明:监测数据准确、稳定、可靠,监测数据与理论值吻合较好,该类传感器对水侵入有良好适应性,不受电磁干扰。光纤光栅监测系统及时、准确地反映了钻井井壁的实际受力变形情况。

基于光纤光栅应变传感器在斜拉桥健康监测系统中的应用

桥梁结构健康监测系统正处于高速发展阶段。主要阐述了传统的电类传感器监测与光纤光栅传感器区别及光纤光栅传感器的优点;光纤光栅传感器的应用领域等发展现状及其工作原理以及光纤光栅传感器在斜拉桥健康监测系统中的布点设计和应用结果。

光纤Bragg光栅传感监测解调系统设计

采用波分和空分混合复用技术和LabVIEW,设计了一种可通过单片机控制的光纤Bragg光栅(FBG)传感监测解调系统,实现了温度和应变的实时监测。实验研究表明,在20～100℃范围内,温度监测平均误差0.3℃,标准差0.163℃,实验灵敏度与标定灵敏度之间的灵敏度误差为0.29%;在0～390με应变范围内,应变监测平均误差2.79με,标准差2.63με,悬臂梁上下FBG实验灵敏度与标定灵敏度之间的灵敏度误差分别为0.10%、0.19%。该解调系统实现了高灵活性、高精度的温度和应变监测。

光纤光栅火灾监测系统在地铁区间应用的可行性研究

地铁区间隧道安装火灾监测系统对于监测地铁火灾、消灭地铁的安全死角至关重要。结合沈阳地铁1号线一期及延伸线工程区间分布式感温光纤火灾监测系统情况,通过技术经济分析、比较,探讨了地铁区间隧道另一种光纤火灾监测系统——光纤光栅火灾监测系统设置的可行性,以期在保证功能的前提下,达到节约投资的目的。

载人设备结构应力状态光纤光栅监测系统开发与应用

基于光纤光柵传感技术开发了一套载人设备结构应力状态监测系统,该系统由传感子系统、数据采集子系统、数据传输子系统、数据存储子系统和数据显示子系统等组成。系统通过光纤光柵传感器对载人设备结构的应变波长信号进行感知;利用数据采集系统对各测点的监测波长数据进行同步采集,通过数据传输子系统实现数据的实时远程传输。然后通过软件系统实现各通道采集应力数据同步存储,并实现数据的实时显示、历史曲线查询,利用后台数据分析显示该测点部位的疲劳损伤状态和裂纹萌生寿命的预测。最后通过现场测试,证明了现场采集数据的有效性,并结合载人设备结构应力热点区疲劳损伤诊断方法初步实现了对测点部位的损伤诊断和疲劳寿命预测。为载人设备结构的维修提供依据,保障载人设备的安全运行。

光纤光栅温度监测系统及其在电力系统中的应用

比较电力系统中现行几种温度监测方案的优劣性,概述光纤光栅传感器的温度传感原理,并提出一个基于光纤光栅传感器的电力开关柜温度监测系统解决方案.

光纤光栅传感技术在面板堆石坝周边缝渗流监测中的应用——以水布垭水电站为例

通过对不同含水量堆石坝土石体导热系数的实验测试,探讨土石体导热系数与含水量之间的关系,验证通过监测土石体温度场特性,用于渗流监测的可行性。并结合水布垭混凝土面板堆石坝周边缝分布式光纤光栅渗流监测实际应用成果,探讨环境量(气温、水温)、水位与探头温升的相关性;对疑似渗流区域的特性进行了分析。

光纤光栅传感器下工程结构健康监测系统

结构健康监测(简称SHM)是指利用现场的无损传感技术,通过包括结构响应在内的结构系统特性分析,达到监测结构损伤或退化的目的。传统传感器下的健康监测系统普遍存在着稳定性与耐久性差、抗干扰性(包括电磁、噪音、光强)差、布设工艺复杂、成活率低等缺点,也是土木工程界迫切需要解决的难题。本文将光纤光栅传感器引入健康监测系统的传感系统,为解决这一难题指明了新的思路,并在实践中得到有效验证。

光纤光栅监测系统在公路隧道的应用研究

该文阐述了光纤光栅传感器工作原理、使用特性及优点,结合混凝土隧道的施工特点,提出了光纤光栅监测方案和监测系统设计及其在公路隧道安全监测中的应用。