分布式光纤应变测试技术工程应用试验研究

分布式光纤应变测试技术作为近年来发展较快的测试技术之一,与传统应变测试方法相比具有分布式、测试距离长、防电磁干扰、防水性以及耐腐蚀性等诸多优点。通过试验验证了基于BOFDA原理的分布式光纤应变测试技术的测试精度,对其应用于实际工程进行了可行性研究。经过试验验证,试验测试结果精度较高,该技术可应用于实际工程,具有广阔的应用前景。

基于分布式光纤传感技术的风电叶片变形监测研究

为研究风电叶片在服役过程中的变形特性,采用分布式光纤传感技术,对叶片在静力试验中的应变场进行监测。试验结果表明,分布式光纤光栅(FBG)传感器能够有效测量风电叶片在静力试验中的各关键部位的应变信息,能承受大载荷下的高应变,测量结果与电阻应变片测量值基本吻合,验证光纤传感技术在风电叶片监测上的可靠性和有效性,为以后风电叶片的挂机在线监测提供可行方案。

基于布里渊分布式光纤传感技术的管道应变监测试验研究

长输油气管道的变形监测,一直是困扰着管道安全运行和管理的难点。分布式光纤传感技术,由于可长距离、连续、实时在线监测温度和应变,成为结构健康监测和灾害预警领域中极具发展前景的一项技术。本文采用布里渊光时域分析（BOTDA）光纤传感技术对材质为45号钢、长为6m的管道进行应变监测试验,将实验结果与ANSYS模拟分析计算结果相比较。结果表明,随着加载物体重量的增加,两种方法得到的应变趋势是一致的,证明基于布里渊分布式光纤传感技术的管道应变监测方法是可行的,并具有良好的应用前景。

基于分布式光纤测试技术的大直径嵌岩桩承载性能研究

采用分布式光纤传感技术对赫章特大桥195 m主墩下的大直径嵌岩桩承载特性进行了系统的研究分析。首先采用室内模型试验验证了光纤技术在桩基测试中应用的可行性;然后通过现场埋设和施工过程中的数据采集、整理与分析,系统研究了大直径嵌岩桩的承载特性及其荷载传递机制;依托工程的实测变形量进一步证明了光纤测试技术的可行性和正确性。基于全分布式光纤传感技术的研究结果对大直径嵌岩桩理论及其工程应用具有参考价值,同时对光纤测试技术在桩基测试中的应用具有借鉴作用。

基于分布式光纤应变传感技术的隧道沉降监测研究

隧道沉降是评估隧道结构安全性和稳定性的重要指标,通过分布式光纤监测技术,可以获得被测部位的应变分布情况,但不能直观地反映出隧道各个部位的沉降量大小。提出了基于分布式光纤应变的隧道沉降反演模型,将光纤应变曲线和隧道沉降曲线联系起来,并通过理论推导、数值模拟、室内试验,验证了模型的可行性。通过北京轨道交通新机场线07标暗挖区间分布式光纤监测项目,对隧道临时支护的破除阶段进行了监测,获得了不同工况下隧道拱顶处的应变曲线,并借助提出的隧道沉降反演模型,对隧道拱顶沉降进行了计算,计算结果和现场实测结果能够较好的吻合,其误差可以满足工程需要。研究结果可以为分布式光纤传感技术应用于隧道沉降监测提供理论与试验基础。

光纤分布式声传感系统在GIS耐压测试中的应用

气体绝缘开关设备(GIS)在国家电网变电站建设领域应用广泛,通常在GIS设备投产之前需要做绝缘耐压试验,以对现场故障设备进行定位。为了进行更快速有效的定位,针对实际应用环境,利用分布式声传感系统(DAS)和相位敏感光时域反射仪,通过光纤自身的反向瑞利散射信号,进行多波长多路径调制解调,由光纤实时监测GIS管道的不同位置的振动信号,减少测试盲点。结果表明,所研制的DAS系统能够实现对GIS故障设备进行实时快速准确的定位,定位精度可达到3 m内。该研究对于GIS现场故障的及时排除和维修处理,保障电力设备安全运行具有较好的参考价值。

分布式光纤应变测量技术在滑坡早期预警中的应用

简要介绍了布里渊散射光时域反射测量技术(简称BOTDR)在工程监测方面的最新发展,并结合具体的滑坡监测方案,讨论了该技术应用在滑坡预警中的可行性.目前的研究成果表明,该技术具有常规监测技术所不具有的诸多优点,如分布式、长距离和实时性等,可满足滑坡早期预警和防护工程安全监测要求,同时仍有许多相关课题有待研究,如温度影响、铺设技术和疲劳效应等等.

分布式光纤传感技术在混凝土结构测试中的应用

在传统的混凝土结构应变测试中,通常采用表面粘贴式和埋入式应变花来测试应变变化情况,这种方法因其稳定可靠性,已经广泛的应用在各种混凝土应变测试中。近年来,随着光纤传感技术的不断发展,分布式光纤因其独有的特性而受到关注。本文使用基于瑞利散射原理的分布式光纤传感技术,对混凝土结构进行表面应变测试,并通过与常规的表面粘贴式和埋入式应变花数据对比,讨论分布式光纤传感技术在混凝土应变测试中的可行性与可靠性。同时展望分布式光纤传感技术在其他领域的应用前景。

基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统

当前巷道顶板变形监测方式为基于井下工业环网的在线实时监测,采用电子式和光纤光栅式的位移传感器并以无线方式连接,存在有较多监测盲点、误差较大、依靠连续供电等问题。针对上述问题,设计了一种基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统。该系统以布里渊光时域反射计(BOTDR)作为数据采集和分析的核心监测工具,采用5 mm钢绞线光纤作为感测光纤,以锚杆、锚索为固定点布设光缆,通过顶板光纤的应变变化来监测顶板变形状况,实现了对煤矿巷道顶板的实时在线分布式监测。现场应用结果表明,光纤应变变化能够实时准确地反映顶板变形情况,基于光纤应变的顶板监测结果与顶板离层仪监测结果、十字法观测结果一致。用光纤应变表征顶板变形程度消除了人为因素和断电等影响,保证了监测结果的客观性,这种长距离、耐腐蚀、抗干扰、无需供电的分布式光纤应变监测方式为煤矿提供了一种全新的巷道监测手段。

分布式传感光纤与土体变形耦合性能测试方法研究

分布式光纤传感作为新兴技术已用于岩土体的变形监测,其中传感光纤与土体的变形耦合性能是重要的研究内容之一。文章设计了土条的三点弯曲试验,将传感光纤预埋在土条中,借助高空间分辨率OBR分布式光纤传感技术、激光位移传感器以及PIV摄影测量技术,对光纤与土体的变形耦合性能进行了分析讨论。结果表明:当土条变形较小时,土体与光纤耦合性能良好,传感光纤可以准确测量相应位置土体的应变分布情况;当变形较大时,传感光纤与土体将发生相对滑移,土体变形难以完全传递给传感光纤,光纤与土体的变形耦合性能随土体变形的增大逐渐降低。提出了采用应变传递系数表征纤-土的变形耦合性能。

分布式光纤传感系统温度测试技术在辽河油田的应用

辽河油田稠油油藏较多，而开采稠编者：辽河油田稠油油藏较多，而开采稠油大部采用蒸汽吞吐和蒸汽驱的方法。在开采的过程中，要随时掌握和分析井内温度变化和开发层位温场变化情况，测量精确的温度数据尤为重要。本文介绍了分布式尤纤传感系统测试技术的系统构成、技术特点、下井工艺以及在辽河油田的应用效果。从多口油井测试成功来看，该技术在油田测试领域具有很好的应用前景。

基于分布式光纤的覆岩变形特征监测试验研究

采动覆岩变形、破坏方式及其内部应力演化规律是采矿工程领域研究的重要问题,通过科学、有效的监测手段对上覆岩层在工作面开采过程中的变形及来压规律进行实时监测至关重要。将分布式光纤水平、垂直埋设在模型内部,监测覆岩变形特征与应力应变状态。结果表明,1-2煤回采过程中,水平传感光纤的"马鞍形"频移曲线反映了覆岩破断的动态变化过程;布里渊频移变化度准确实现了工作面的来压判别;分布式光纤的时空演化规律揭示了整个开采过程中相似模型的应变分布特征。

分布式光纤感测技术在成都地区旋挖成孔灌注桩桩身内力测试中的应用

采用布里渊散射光频域分析的分布式光纤感测技术(BOFDA)在单桩竖向静载荷试验的同时对旋挖成孔灌注桩进行桩身内力测试,通过测试得到桩身轴力分布、桩侧摩阻力分布及桩端阻力的大小及分布规律,为优化基桩设计和指导基桩施工提供技术依据和建议。文章的研究成果表明,成都地区软岩中旋挖成孔灌注桩按嵌岩桩设计严重低估了侧摩阻力的作用,有很大的优化空间。

分布式光纤传感技术在城市综合管廊的应用

地下综合管廊的建设刚刚在我国起步,其消防建设、智能化建设与管理方面普遍存在依据不足等问题,针对地下综合管廊工程中的火灾探测系统和隧道形变监测系统进行功能性分析,讨论其应用方案和技术难点,提出采用分布式光纤传感技术对地下管廊火灾和形变进行实时在线监测。

基于北斗与分布式光纤的天然气管道预警系统技术测试研究

由于天然气管道老化和腐蚀,外部施工挖掘、爆破等第三方破坏,缺乏科学的管理维护,致使管道事故频繁发生,造成人民群众生命财产损失,城市天然气管道急需增加全天候、抗干扰、能精准定位的检测手段监测管道健康运行。北斗定位分布式光纤天然气管道预警系统能够24小时不间断的监控和预警,并且排除环境干扰因素对威胁管道安全的第三方破坏行为进行精确的识别并且能够精准定位破坏发生位置。本文针对北斗卫星定位分布式光纤预警系统进行一系列现场测试,为光纤管道预警系统保障燃气管道运行安全提供可靠依据。

分布式光纤传感器的应变测量方法及其应用

基于背向瑞利散射的分布式光纤传感器是对应变、温度耦合敏感的高分辨率传感器。针对应变测量方面,研究对比了分布式光纤传感器及电阻式应变片在应变测量方法上的区别。通过钢板单向拉伸试验,分别从测量精度、线性度及可重复性等方面研究对比了分布式光纤传感器及电阻式应变片的测量数据。通过非等厚度悬臂梁弯曲试验,分析分布式光纤传感器在应变测量方面的优势,并借助于分布式光纤传感器的应变测量数据,重构结构表面应变场。

削坡作用土质边坡变形分布式光纤监测试验研究

采用高空间分辨率的PPP-BOTDA光纤感测技术,研发出一种适合于土体变形监测的特种感测光缆。通过水平向和垂直向感测光缆植入,对边坡模型在坡顶局部加载和削坡过程土体内部变形场进行了分布式监测,获得了荷载和削坡作用下坡体变形场的分布规律,并对边坡模型进行了有限元数值分析和计算评价。分布式光纤感测技术监测结果表明:在坡顶局部加载作用下土体水平向拉张变形最大值发生在坡体中部,这与数值模拟结果一致;但在削坡作用下,坡体水平向拉张变形最大值发生在坡体上部,表明削坡作用改变了边坡模型的变形规律,上层土体在坡顶局部荷载作用下易发生倾倒变形。研究结果也表明,作者研制的特种感测光缆具有良好的感测性能,可以对土体变形场进行准确有效监测。

基于BOTDA分布式光纤传感技术的双排圆形桩变形特性及内力研究

为了解双排圆形桩在基坑支护中的变形规律和内力分布特性,结合BOTDA分布式光纤传感技术和深层位移监测技术对双排桩在基坑开挖过程中的变形及内力响应进行测试.通过在前、后排桩分别布设传感光缆,采集了从基坑开挖过程到稳定后的应变对双排桩的变形特性及内力,并引入数值模拟与之对比分析.研究结果表明:光纤监测推算的桩身扰度与相应位置的测斜监测的桩身侧向位移曲线规律基本一致,基坑整体变形较小且处于稳定状态,双排圆形桩起到了很好的支护效果;通过监测应变能真实反映桩身内力分布及传递规律,对比数值模拟成果,双排桩实测弯矩剪力值明显小于模拟值,分布规律基本一致,在前、后排桩上的系梁连接点及坑底以下2 m附近的弯矩较大,后排桩分担的荷载大于前排桩的;基坑开挖完成后,坑底以上土压力的分布形式呈现“上下部小,中部大”的中凸特征,实测土压力值也小于经典土压力法理论计算值.

浅谈分布式光纤岩土工程监测技术

基于布里渊光时域反射计(BOTDR)的工作原理,介绍了光纤测试技术是近年来国际上研发成功的一项新型的分布式光电传感技术。实践证明通过该技术,将传感光纤按照一定的工艺粘贴在埋置于土体中的测斜管上,由传感光纤实测的应变分布,可以实现深部土体水平位移的在线监测。

分布式光纤技术在覆岩岩层运动监测中的应用

为监测上覆岩层运动,利用BOTDR分布式光纤传感技术,研究了上覆岩层随工作面开采变形破坏运动规律。结果表明:随工作面推进,采空区顶板岩层存在悬臂梁和砌体梁两种形态,呈现旋转沉降和平移下沉两种运动状态;开采初期,采空区中部顶板岩层首先断裂垮落,采空区未垮落的顶板岩层呈现裂纹发育的悬臂梁状态,旋转下沉运动;开采中期,悬臂梁岩块断裂为旋转下沉运动的砌体梁B关键块;开采后期,该岩块破断为平移下沉的砌体梁C关键块。覆岩破坏范围呈现由中央向两侧煤柱移动的规律。