埋入式传感器与机场刚性道面的协同施工方法

为实现埋入式传感器与机场刚性道面的协同施工,分析了两者的协同工作特点,从工程的角度提出了两者在施工质量和进度上存在冲突。将道面安全,安装精度和存活率作为施工质量评价要素,通过分析道面浇筑过程总结了传感器损伤源,提出了兼顾结构安全和测量要求的传感器支护方法。从时间和空间两个角度细化了施工进度上的冲突,并通过支护装置设计、线路规划、安装流程协调等方面实现了传感器同步安装。介绍了评价两者协同工作效果的方法,并用浦东机场在线监测项目作为示范,证明了所述工法切实可行。

混凝土结构埋入式传感器的耐久性研究

埋入式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,为了解决这一问题,尽管学者们对传感器的封装和保护方法做了很多研究和探讨,但是若不解决埋入式传感器的更换问题,对结构的全生命周期监测实际上是不可能的。本文介绍了作者最近完成的有关混凝土结构埋入式传感装置的新型专利技术,通过对老化的传感装置进行替换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传感器的耐久性问题。为验证专利技术的可行性,设计了相关试验以证明其可行性和实用意义。本文所介绍的专利技术不仅可以实现传感器的替换,而且可以保证替换过程中的连续监测及替换后的测量精度。

新型埋入式长距离应变光纤传感器研制及性能研究

基于布里渊散射的分布式光纤传感技术可检测长距离光纤沿线的分布式应变和温度,非常适用于结构健康监测。但如何保证传感光纤在铺设及后期监测过程中的安全性是其应用于土木工程领域的关键问题。介绍了一种新型埋入式长距离光纤传感器的研制方法,首先在结构施工过程中根据监测网设计预埋微管,再通过气吹技术将传感光纤铺设至微管内部,最后利用真空辅助灌浆技术将水泥净浆灌入微管以固定传感光纤。通过理论分析和实验研究分别对影响该光纤传感器性能的填充层厚度、微管物理特性等因素进行了分析研究。分析结果表明埋入式长距离光纤传感器应变测量精度随外径减小、微管弹性模量增大而提高。标定试验结果表明各传感器工作性能和理论分析结果一致,均能准确感应结构内部应变信息。

基于白光干涉原理的光纤传感技术——Ⅲ.埋入式光纤传感器的设计、集成与安装

讨论了光纤传感器在复合材料或混凝土结构中的集成与安装问题。设计了用于混凝土结构的预埋式金属基、环氧基和混凝土基白光干涉光纤传感器。这种预埋式白光干涉光纤传感器可满足结构传感领域的要求,并且在此基础上可以发展用于实际工程建筑中的长光纤结构传感系统。

基于白光干涉原理的光纤传感技术—Ⅳ.埋入式光纤传感器基础实验

发展了可埋入混凝土基复合材料内部的白光光纤引伸计,用于测量混凝土内部的应变或裂纹尖端张开位移,并对这些混凝土试件进行了实验研究。实验结果表明,光纤传感器不仅可以测量1D应变,也可以在2D方向上测量应变。对埋入土体内部的三包层光纤土力学传感器进行了标定实验,实验结果表明,传感器能够较好的反映土体形变,设计并制作了土体坝段和高边坡的模型,将经过标定的光纤土力学传感器埋设于模型内部,利用光纤白光干涉测量技术,对外部载荷作用下不同结构的土体模型进行了实验研究,对其变形量进行了测量。

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。

埋入式光纤Bragg光栅应变传感器在隧道二次衬砌中的监测研究

隧道二次衬砌性能劣化是影响隧道健康运营的主要病害,对隧道二次衬砌进行监测是保证隧道健康运营的重要手段。应用埋入式光纤Bragg光栅应变传感器深入研究了隧道二次衬砌的变化。通过FBG(Fiber Bragg Grating)传感器在隧道内的布设及温度补偿技术,对隧道断面的应变变化情况进行了分析。结果表明,数据的曲线走势在一定程度上反映了隧道二次衬砌的变化,为进一步的病害预报提供了有效的支持。

埋入传感器对发动机界面粘接性能影响试验研究

针对固体火箭发动机健康监检测中埋入传感器后对发动机界面粘接性能的影响,自制埋入传感器的粘接试件,通过对粘接试件的CT无损探伤与力学性能试验,得到传感器的埋入方法可靠、埋入传感器对发动机界面粘接性能无明显影响;通过对自然贮存粘接试件的力学性能监测试验,得到粘接界面力学变化规律,进而确定埋入式传感器在发动机界面中至少可以稳定工作3个月以上。

埋入式超声传感器混凝土测强曲线研究

采用可埋入的超声压电传感器与商用超声检测仪相连,测试了不同强度等级装配式建筑梁板柱节点处的混凝土在不同龄期的强度与波速,建立了埋入式传感器专用测强曲线,并与传统方法进行了对比,验证了传感器的测试精确度。结果表明,埋入式自制传感器与传统传感器测试数据吻合度高,相同强度下两者测强曲线拟合相关系数接近1,平均相对误差满足规范中小于12%的要求。埋入式自制传感器可与现有超声测试技术兼容,有效地对缺少操作面及复杂的构件进行强度检测。

光纤传感器埋入沥青路面基体的应变传递误差

介绍了光纤传感涉及的应变传递理论,基于该理论建立了基体和感知光纤应变的定量关系,以消除应变传递误差,提高测试精度。针对埋入式光纤传感器用于高黏度的柔性沥青路面基体的最普遍形态,建立了含感知光纤、封装层和基体的典型三层力学模型。采用Goodman假设描述层间剪应力关系,引入傅里叶级数法求解微分方程,建立了基体和感知光纤的平均应变传递关系。通过室内试验论证了推导的应变传递理论公式的有效性,并对影响平均应变传递效率的几何参数和材料参数进行了灵敏度分析。分析结果表明:光纤粘贴长度越长,光纤和封装层的层间黏结越紧密,平均应变传递系数越大,应变传递效果越好。本文的研究可广泛用于埋入式光纤传感器的应变传递误差修正及封装设计。

基于有限元的传感器变形协调性能研究

为解决现有的沥青路面埋入式应变传感器与沥青混合料的模量差较大引起的变形不协调问题,文章利用ABAQUS有限元软件建立在标准交通荷载条件下埋入应变传感器的路面结构的数值模型,分析了基层顶部埋入应变传感器后的路面结构力学响应,最后对不同路面结构层位同时埋设应变传感器的情况进行研究。结果表明:传感器埋设在路面结构中对路面力学响应具有显著影响,接触面附近出现应力集中现象,但水平应变的波动明显小于水平应力;不同层位同时埋设传感器时,在各传感器与路面结构的接触面附近出现应力集中,其他区域受传感器影响很小,且传感器之间没有明显的相互影响。该研究成果可为半刚性基层路面的传感器埋设提供一定的理论依据。

光纤传感器在混凝土结构内应力检测中的应用

由于光纤传感器体积小，集传感与传输于一体，无电磁干扰等一系列优点，在机敏复合材料中得到广泛应用。文章提出将光纤传感器埋入混凝土结构中，实时、在线监测混凝土结构内部应力状态的变化，即一种机敏建筑结构雏型。讨论了混凝土结构中埋入光纤传感器的埋入方式，受压、受弯引起的光强输出变化与混凝土结构内部状态的关系，并对埋入光纤传感器的混凝土构件三点弯曲梁、圆柱构件进行了实验研究。实验结果表明，光纤传感器的输出变化能反映混凝土构件内部应力变化情况及裂缝的发生。

埋入式压电阻抗传感器水泥封装试验研究

对经防水处理后的PZT(piezoelectric ceramic)阻抗传感器开展了封装试验研究.为了保证PZT传感器与混凝土结构的相容性,试验采用水泥作为封装材料,提出了一套PZT阻抗传感器的封装工艺.通过对封装前后PZT导纳(阻抗的倒数)进行测试可以发现:在水泥封装层固化期间,PZT导纳曲线向右发生漂移,峰值对应共振频率增大;经水泥封装的PZT阻抗传感器在封装层完全固化后导纳曲线几乎不再随时间变化,表明封装后的PZT传感器性能稳定,可用于实际混凝土结构的在线健康监测.

埋入式光纤布拉格光栅传感器低温力学传感性能的基础实验研究

在绕制、冷却和强磁场等极端运行条件下,高温超导磁体内部将会产生复杂的应力和应变,其内部最大应变可达到数千微应变,极易引起超导性能的退化,造成结构的破坏,因此,高温超导磁体结构内部的力学状态直接关系到运行的安全性和可靠性。而国内外针对高温超导磁体结构内部应变测量的技术尚处于初步研究阶段。基于光纤布拉格光栅(FBG)应变测量技术,结合钇钡铜氧(YBCO)高温超导带材结构,本文提出了一种埋入式FBG传感测量技术,即利用低温黏接剂等特殊材料将FBG传感器封装至带材的一侧,且几乎不影响带材尺寸,待绕制成磁体结构后,FBG传感器自然地埋入至线圈层间,以测量结构内部的形变行为等。结合YBCO高温超导线圈固化材料及固化技术,研制了4种不同的埋入式FBG应变传感器,并对传感器进行了测试对比和精度分析,给出了相应的实验标定曲线,以探讨FBG传感器在制备过程中粘贴工艺、低温环境等对实验结果的影响。结果表明:在低温胶以及环氧树脂的正确封装和良好固化情况下,所研制的埋入式FBG传感器在室温和液氮温区下具有较高的测量精度,可应用于低温环境下双层超导带材结构内部的应变监测等;所研制的埋入与准分布式FBG传感器在低温环境下无明显的啁啾现象,具有较高的测量精度。

用埋入式光纤传感器探测建筑结构中的声发射(英文)

声发射技术已经应用于金属和混凝土结构中 ,作为探测内部裂缝的一种无损检测方法。目前用的技术都是由压电换能器来采集声发射信号。讨论了基于用光纤技术的声发射传感器的开发和测量方法。它是用埋入式光纤传感器来监测类似桥梁、高速公路、隧道和房屋建筑等混凝土结构中的开裂信号。

桥梁内部预应力钢绞线应变的长久监测与分析

重点研究应用埋入式光纤光栅传感器对正在施工中桥梁的预应力钢绞线应变进行跟踪监测的测试方法 ,分析温度、横向应变等多种因素对测量结果有效性的影响 ,同时考察了预应力钢绞线在复杂施工环境中的力学行为 .研究发现在温度变化较大时应该对测量结果进行温度补偿 ,同时在非均匀横向应变场作用下光纤光栅不再遵循布拉格条件 ,对此应做进一步的研究分析 .试验结果表明光纤光栅传感器具有易埋入、抗干扰能力强、可对应变进行绝对测量等优点 ,非常适合于结构内部健康的长期监测 .

钢筋混凝土氯离子时变扩散及起始锈胀时变可靠度研究

采用氯离子传感器(Mn O2电极为参比电极,Ag/Ag Cl为工作电极)测量混凝土中氯离子浓度,反演氯离子时变扩散系数幂函数模型,在此基础上研究钢筋混凝土起始锈胀时变可靠度和随机变量敏感性。研究结果表明:所研制的氯离子传感器电位与氯离子浓度有良好线性关系,反演得到的氯离子时变扩散系数随时间增加而减小;采用氯离子时变扩散系数所得的时变失效概率小于氯离子恒定扩散系数所得的时不变失效概率;钢筋保护层厚度对起始锈胀敏感度影响最大,氯离子扩散系数次之;氯离子时变扩散系数速率指数及其收敛值对起始锈胀敏感度影响较大。研究结果对钢筋混凝土起始锈胀时变可靠度预测具有参考作用。

智能养护:从决策开始

由于人口老龄化带来的劳动力短缺造成劳动力成本上升,加上养护人员待遇低、劳动强度大、年轻人工作理念的变化等因素,使得依靠人力进行养护的方式要发生变化,智能化养护大势所趋成为不可阻挡的行业发展方向。但对于公路养护这个实操性较强的行业来说,智能化养护设备及管养系统的研究及推广都有待加强。

CT型包装机新型缺盒质量检测装置的设计应用

为了实现CT包装机条包烟内是否缺盒质量实时检测,并能准确将缺陷条包烟剔除,改进了受条盒或小包商标纸上金粉的影响使原机缺盒检测无效的电容传感器,设计了10路缺盒检测板,增加了成型仓终端两层缺盒检测,使条包烟缺盒检出率达到100%。市场反馈次数为零,有效确保了条包烟质量。

影响智能骨料感知的关键因素及数据分析方法

为研究不同荷载作用形式、封装材料和形状特性对智能骨料传感器监测结果的影响,实现基于传感器感知参数对混合料介质物理力学特征的有效评价,对埋入式智能骨料传感器SmartRock的室内二次标定进行了试验,构建了传感器-混合料介质耦合三维有限元数值模型,并开展了基于SmartRock传感器的水泥稳定碎石旋转压实和无侧限抗压强度试验。结果表明:集中荷载作用下的传感器应力响应远大于均布荷载;传感器高度与底面边长的比值H/D<0.3,埋入式传感器封装材料与周围介质模量的比值Ep/Em>5时,匹配误差可保持在较低且稳定的水平;可通过分析SmartRock传感器应力响应的离散系数Sv表征混合料压实度及强度的演化规律。