光纤应变传感器及其在结构健康监测中的应用

应变是表征工程结构健康状态的重要指标。光纤应变传感器以其对外界环境的变化敏感,质轻径细、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、能实现绝对测量、稳定性好、容易复用、能埋入工程结构等特点,因此在结构健康监测中得到日益广泛的应用。目前,结构状态健康监测应用光纤应变传感器主要有光纤珐珀干涉传感器及光纤光栅传感器。本文介绍它们的原理、结构、及其在结构安全监测中的应用技术与系统。

绞合式光纤应变传感器

研究了一种可用于工程结构状态监测的本征型强度调制光纤应变传感器，由两根以上多模光纤相互绞合形成，分析了该传感器的应变传感原理，得到其既能测量拉应变，又能测量压应变的结论．传感器对应变的响应具有良好的线性和重复性、灵敏度高、无迟滞现象．对钢筋拉应变、混凝土压应变的实验结果与理论分析一致，表明该传感器是适合土木工程测量、结构状态监测等方面的较为理想的光纤传感器．

光纤应变传感器在芜湖长江大桥长期健康监测中的应用

光纤传感测试技术作为未来最有前途、最适合长期健康监测的一种新型传感测试技术,在国外已经得到了比较广泛的应用,而光纤应变传感器更是受到了世界各国工程界的普遍欢迎。主要阐述了应变监测在桥梁结构健康监测中的重要意义,并选择先进的光纤应变传感器对芜湖长江大桥进行长期应变监测,研究了光纤应变传感器在钢梁上的安装方法,确定了监测系统的触发采集方式,并开发了专门的软件系统,所取得的成果为今后推广应用光纤应变传感器进行应力监测提供有益的经验。

用于混凝土结构的光纤应变传感器的封装和保护技术

光纤应变传感器已在混凝土结构的健康监测中获得了广泛应用,但传感器的封装和保护技术还不够成熟,直接影响了工作表现。在此对用于混凝土结构的光纤应变传感器现有的封装和保护技术进行了全面的综述,深化了对传感器的封装和保护问题的认识,进而指明了耐用性问题是封装技术中有待解决的关键问题,同时对埋入式布设的传感器的保护技术还需要进一步的研究。

光纤应变传感器的研究

本文采用在一段单模光纤两端镀膜的方法构成光纤法布里－珀罗干涉腔，导出干涉腔反射光的数学模型，给出干涉腔与其它器件连接构成的干涉式光纤应变传感器的一般理论和测量方法．采用低反射率的光纤法布里－珀罗腔以改善光纤应变传感器的线性．输入、输出在同一侧便于使用．与电阻应变传感器相比精度高、适用范围广．

一种新颖的强度调制型绞合式光纤应变传感器

介绍一种本征型强度调制绞合式光纤应变传感器，分析了该传感器的应变传感原理。理论与实验均表明，该传感器既能测量拉应变，又能测量压应变，对应变的响应具有良好的线性和重复性、灵敏度高、无迟滞现象。

利用光纤应变传感器通过振动监测对蒂尔夫桥进行损伤识别

介绍利用光纤应变传感器及加速度仪,对有着50多年桥龄的比利时蒂尔夫桥进行的环境振动测试。根据环境振动测试的结果,用随机子空间识别法确定桥梁的固有频率、阻尼比、模态位移和模态曲率;通过有限元模型修改,将所得到的模态参数用于桥梁损伤识别,并将识别结果与实际目测情况进行比较。

基于物联网的光纤应变传感器节点覆盖技术

在采用传统方法对光纤应变传感器网络节点进行覆盖时,节点部署缺乏随机性,导致覆盖漏洞、覆盖准确度低和能量消耗大等问题。提出一种基于物联网的光纤应变传感器网节点覆盖技术。通过构建3D有向感知模型,调节几何形状的主感知方向,在光纤应变网络节点的半径符合3D有向感知模型,且节点位置不再发生变化的前提下,在3D空间随机部署节点,获取3D光纤应变网络节点的覆盖率,通过计算离散点简化光纤应变传感器网络节点的覆盖率。通过调度光纤应变网络节点位置关系,提高覆盖质量,最终完成光纤应变传感器节点高效覆盖。仿真实验证明,本文研究的覆盖方法具有较高的可行性和有效性,能够很好的解决光纤应变传感器网络中节点覆盖的问题。

光纤应变传感器在智能结构研究中的应用

当结构的构型和特性可以随外界因素改变（如以电流变材料制作并具备感知和控制功能），就是所谓的智能结构。光纤传感器因具有抗电磁干扰、灵敏度高、可挠曲铺设等优点，故成为构成智能结构传感系统的最佳方案。总结了使用单模和特种光纤进行智能结构应变测量的部分工作，并讨论了若干问题和研究前景。

一种新型光纤应变传感器的设计

本文提出了一种用于动态应变测量的新型光纤应变传感器,该系统由具有相位压缩功能的萨格纳克干涉仪构成,与普通干涉仪相比该系统的动态测量范围扩大了数百倍,并且系统不受外界缓变量的影响,信号处理电路简单易行。

光纤应变传感器在智能结构中的应用

当结构的构型或持性可随外界因素而变，如以电流变材料制作并具备感知和控制功能，就是所谓的智能结构。光纤仁感器具有抗电磁干扰、高灵敏度、可挠曲铺设等优点，故成为构成传感系统的最佳选择。本文总结了作者在这方面的工作，并讨论了研究中的若干问题和前景。

PC-6330D模入接口卡在光纤应变传感器中的应用

采样、保持和模拟—数字转换是对电信号进行数字处理的主要环节。本文简要介绍PC- 6330D模入接口卡的结构、工作原理。重点介绍PC -

白光干涉型光纤应变传感器在砼结构中的应用研究

针对混凝土结构施工和长期安全监测的要求,研制出一种适用于混凝土结构长期健康监测的埋入式白光干涉型光纤应变传感器。将所研制的光纤应变传感器埋入到混凝土模型梁内部,进行了静载试验和疲劳试验。试验结果表明:所研制的埋入式白光干涉型光纤应变传感器具有良好的线性度、灵敏度。经过200万次的疲劳试验后传感器仍性能稳定,完全能够满足混凝土结构长期应变监测对传感器的性能要求。

混凝土结构埋入式光纤应变传感器的耐用性解决方案

埋入式光纤应变传感器在混凝土结构的健康监测中应用日益广泛,但其有效寿命远低于结构的使用寿命,不能实现对结构的全周期监测。基于可更换的思路,提出了一种新型的传感器设计方案,通过对老化的主要应变传感部件(光纤光栅、基底和传输光纤)进行更新来使应变监测得以长期连续进行,从而简便可靠地解决了埋入式光纤应变传感器的耐用性问题。

光纤应变传感器的设计

本文分析了光纤应变传感器原理 ,提出了一种利用光纤弯曲损耗特性来测量应变的传感器设计方案 ,阐述了基于这一方案的相关实验及实验数据的处理与分析。

新型高灵敏度微纳光纤应变传感器

本文使用火焰熔融拉锥的方法,通过控制火焰的高度及拉锥速度,成功制备了具有微拱型渐变区的新型微纳光纤器件。理论计算表明,微拱型渐变区有利于激发出强度相当的高阶微纳光纤传输模式,从而增加了传输光谱中由模间干涉导致的透射谷的深度。实验表明,该新型微纳光纤器件透射谷深度达到18 d B,当轴向应变量增加时,透射谷向短波长方向移动,轴向应变灵敏度为-13.1 pm/με,比光纤光栅应变传感器提高一个数量级,是传统直线型微纳光纤灵敏度的3倍,线性度为99.15%。这种具有微拱型渐变区的微纳光纤器件具有灵敏度高、机械性能好以及便于与现有光纤系统集成等优点。并且结构简单,易于制备,可广泛应用于各种物理、化学和生物传感和探测领域。

基于长标距光纤应变传感器的桥梁挠度识别技术研究

主梁挠度能够直观的反映桥梁的工作状态及适用性,通过监测变形可以实时了解桥梁运行状态及损伤情况,是评估桥梁健康状态的重要指标。开展了基于长标距光纤应变传感器的桥梁挠度识别技术研究,首先介绍了基于长标距应变的挠度计算方法及原理,通过室内简支钢梁静力试验验证了该方法的有效性与可靠性。然后将该方法推广应用于实桥上,采用长标距应变传感器对桥梁的动态应变响应进行实时监测,基于共轭梁算法实现结构动挠度反演,与封闭式连通管法监测的动挠度进行对比,结果表明该方法具有足够的精度,满足挠度测量需求,能够同时实现结构应变、主梁挠度两种结构安全关键参数的识别,一专多能,可在实际工程中进行推广应用,具有较高的应用价值。

光纤应变传感器及其应用

近年来，在桥梁、轨道等大型结构，自然环境、自然灾害等的新型监测系统中，采用光纤应变传感器的测量系统正在引起人们极大的关注。光纤应变传感器具有抗电磁干扰、阻燃防爆、频带宽、动态范围大、易于实现远距离多通道测量与控制等优点。它能应用于道路斜面（坡）的崩塌检测，河流堤坝、水库防灾监测，桥梁、隧道完好性监测，船舶、飞机、铁道车辆的完整性（非故障）诊断和铁路钢轨、供电电网的监测等领域。

我国高灵敏度多模光纤应变传感器引起国际关注

近日，由天津大学李恩邦教授研发的高灵敏度多模光纤应变传感器引起国际学术界关注。全球最大的物理及相关学科的信息传播机构之一——英国物理学会的官方网站报道了这一成果，并从学术方面对该项研究成果进行了引述和评价。