光纤光栅传感技术在港机金属结构检测中的应用

设备金属结构的状态监测与故障诊断技术不断发展,温度检测、超声波探测、传感器测量、频谱分析、时域分析、应力云图计算、声发射检测等技术得到了广泛应用,目前又开始采用光纤光栅传感技术检测港口机械金属结构。1光纤光栅传感技术的优势光纤光栅传感技术是一种先进的波长调制     

海底管道振动监测光纤光栅加速度传感器的研发

利用光纤光栅(FBG)作为基本传感元件,设计制作了一种基于等强度悬臂梁结构的新型光纤光栅加速度传感器,测量范围+/-2g,灵敏度540pm/g,测量频率范围0~18Hz。该加速度传感器具有良好的稳定性和较高的分辨率,抗横向干扰能力强,适合海洋平台、海底输油管道等大型油气工程结构的加速度测量和长期监测。     

光纤光栅传感器在舰船结构健康监测中的应用

光纤光栅传感器是一种新型传感器,相对传统的传感器具有体积小、灵敏度高、耐高温、耐腐蚀、抗电磁干扰,能组建大规模准分布式传感网络等特点,近年来已成为结构健康检测领域中的研究热点。本文介绍光纤光栅传感器(FBG)的特点和工作原理,综述国内外光纤光栅传感器在舰船结构健康监测领域的研究现状,探讨基于光纤光栅传感器的舰船结构健康监测系统的组成和主要研究内容。     

基于光电探测器阵列的光纤布拉格光栅传感系统解调方法

比较通用线阵CCD,光电二极管阵列(PDA),CMOS成像传感器和InGaAs成像传感器的原理、特点和性能,提出基于InGaAs成像传感器的光纤光栅传感解调方法,并设计基于线阵InGaAs成像传感器的光纤光栅传感解调系统,利用该系统对应力和温度变化进行传感测量实验,验证系统的实用性。基于线阵InGaAs成像传感器的解调系统不仅测量精度和分辨率很高,响应速度快,而且从根本上改变了传统光纤光栅传感解调系统结构尺寸,光纤光栅传感解调仪工程实用化奠定了基础,具有很好的应用前景。     

基于光纤光栅传感技术的海洋平台结构健康监测方法

简述光纤光栅传感器的传感原理,提出基于光纤光栅传感技术的海洋平台结构健康监测系统,优选平台的有效部位,采用高效的数据采集和处理系统,设计测点布置网络,分析监测应力场的变化,以此来评价其安全性并进行预警,进而采取必要措施防止重大事故的发生.同时,对基于监测信息的平台结构损伤识别模型做了初步设想.     

基于光纤光栅传感技术的船舶结构健康监测系统

船舶的结构缺陷常常影响其安全性能,大型结构健康监测系统可以实时监测结构的健康状态,从而预防事故的发生。本文对该系统中采用的传感方法加以讨论,分析了光纤光栅技术的优越性,提出在船舶监测系统中使用光纤光栅传感器,并对该系统研发内容作出了初步探讨。     

光纤光栅传感器在桥梁预应力监测中的应用研究

概述了光纤光栅传感器的基本原理及特点,重点阐述了在桥梁预应力监测中光纤光栅传感器和电阻应变片的对比实验研究,实验结果表明光纤光栅应变传感器相对于电测系统传感器具有精度高,抗干扰能力强,长期稳定性高等特点,能够实现对工程结构的实时在线监测.     

基于光纤光栅传感的铁路异物侵限监测系统研究

随着我国铁路建设进入快速发展时期,对铁路安全运输提出了更高的要求,建立铁路异物侵限监测系统显得很有必要。由此提出用光纤布喇格光栅应力传感器替代传统的电类传感器,分析了光纤布喇格光栅应力传感器的工作原理,设计了基于光纤光栅传感的铁路异物侵限监测系统并分析了预警过程。所设计的铁路异物侵限监测系统实现了分布式测量、光缆传输、系统集成、实时监测、在线控制等功能,为列车安全运行提供了可靠保障。     

光纤Bragg光栅传感器在智能船舶结构中的应用

光纤光栅传感器除具有一般普通光纤传感器体积小、灵敏度高、带宽宽、抗电磁干扰能力强和耐腐蚀外,还具有易集成、本征自相干性好、波长编码、可实现实时测量和分布式测量等独特优点,近年已成为新型传感及国际智能结构领域中的研究热点.文章介绍了光纤Bragg光栅传感器的基本原理,综述了其在国外船舶结构中的应用,分析了光纤Bragg光栅传感器在信息化智能舰船中能起到的作用和在智能船舶结构中应用的关键技术.     

船用光纤光栅应变传感器温度补偿技术

为了使基于光纤光栅的船舶结构安全监测系统的测量结果更加准确，设计试验装置，定量研究预拉伸值、封装形式和封装基底等因素对光纤光栅（FBG）传感器温度灵敏度的影响；测试多个型号的光纤光栅传感器进行验证，并为船用光纤光栅应变传感器设计温度补偿传感器。研究结果表明：预拉状态和封装基底材料是影响光纤光栅传感器温度灵敏度的主要因素，使用与被补偿传感器一致的基底材料和封装工艺制作温度补偿传感器能够达到理想的效果。此外，研究中还给出了光纤光栅温度补偿传感器选择、设计的基本原则和方法。     

光纤Bragg光栅加速度传感器研究进展

阐述了基于光纤Bragg光栅原理的加速度传感器的基本原理,重点介绍了国内外基于光纤Bragg光栅理论开发的用于结构关键参数测试的加速度传感器的研究进展,研究表明,多数传感器已经考虑了实际测量的需要,具有广阔的应用空间,部分传感器的研究还有待进一步提高。     

船舶结构分布式测量系统及其模型

基于船舶挠性结构变形测量的现状、捷联惯导系统的应用现状和目前光纤布拉格传感器可复合使用、波长编码的独特优点,本文提出采用捷联惯导系统与分布式光纤布拉格光栅组成对船舶结构进行变形测量和健康监测的设计方案,分析了可行性,并建立了由捷联惯性系统和光纤布拉格传感器组成的光电多传感器初步测量模型.     

Application of embedded fibre Bragg grating sensors for structural health monitoring of complex composite structures for marine applications

Fibre reinforced polymer (FRP) materials are recently widely applied in the marine industry. The high popularity of composites and safety requirements results in the development of Structural Health Monitoring (SHM) systems. One of the sensors types that can be permanently integrated with a composite structure and used as a part of SHM system are fibre Bragg grating (FBG) sensors. Among FBG sensors advantages small size, high corrosion resistance, and absence of electric current are especially important in monitoring of composite marine structures.The paper presents an application of embedded FBG sensors arrays for evaluation of complex composite structure — a fast patrol boat. The experimental investigations contain spectra analyses for thin laminate sample (skin), a composite sandwich panel and fast patrol boat hull (sandwich structure). The quality of sensors spectra (before/after embedding and loading) was determined using the Pearson correlation coefficient. The relationship between strain and temperature in exploitation range was determined for laminate and sandwich structures. A linear relationship was achieved for both elements. The relationship for the sandwich panel was then applied during strain analyses of the boat composite hull. The utility of designed FBG sensors array for the panel was also verified by sensors responses on impact excitation in chosen points on the structure. The achieved results were then used during designing FBG sensors array embedded into the hull. FBG sensors spectra deformations due to fast patrol boat hull manufacturing process and exploitation as well as strain curves determined for the boat during tests at dry dock and at sea trials are analysed.     

温度对埋入式混凝土结构耐久性监测传感器监测结果的影响*

针对当前混凝土结构耐久性监测常用的ECI-2传感器和阳极梯传感器,研究温度变化对两种传感器监测结果的影响。研究结果表明：温度对ECI-2传感器的氯离子探针电位和线性极化电阻影响较大,尤其是线性极化电阻,但对钢筋的自腐蚀电位影响不大;对阳极梯传感器的自腐蚀电位和电偶腐蚀电流影响不大,但对混凝土电阻的监测结果影响较大。在实际工程中采用这两种传感器监测混凝土结构的耐久性健康状况时,必须对受温度影响大的监测参数进行修正。     

基于OPC的隧道监控软件性能优化

采用OPC自动化接口开发隧道监控软件,当添加监控数据项超过2 000条时,响应时间超过了5 s.为此,提出在进行OPC隧道监控软件开发时,采用分布式通信的系统架构,并应用订阅及同步数据通信方式,使优化后的软件可满足数据点数众多的长大隧道或隧道群等实际应用环境的需求.该软件目前已应用于昆明绕城高速西北段隧道群,现场实测结果显示控制响应时间为1～2 s.     

基于光纤光栅应变传感器的潜艇结构监测系统

对潜艇结构的实时监测能有效预防事故的发生.对基于光纤光栅应变传感器的潜艇结构监测系统进行研究,对系统的设计、具体的设计方案及工程应用中的关键问题进行论述,并提出了解决方案.通过应变传感器网络测试实验,得到相应的激励信号和功率谱.     

国外混凝土结构耐久性监测传感器在国内工程中的适用性*

采用动电位极化和线性极化技术研究了国内普通钢筋、阳极梯监测传感器所用普通钢筋和ECI-2传感器所用普通钢筋的点蚀临界浓度和点蚀后的腐蚀速率。研究结果表明：ECI-2传感器所用普通钢筋的点蚀临界氯离子浓度与国内普通钢筋相似,点蚀速率略小于国内普通钢筋;阳极梯传感器所用的普通钢筋的点蚀临界氯离子浓度要高于国内普通钢筋,点蚀速率要明显低于国内普通钢筋。因此,在用这两种传感器进行国内工程耐久性监测时应对监测结果进行修正。     

CAN总线在电机实时监测系统中的应用研究

针对大型电机组状态监测系统传感器类型繁多、集成化程度不高的问题，重点研究CAN（Controller Area Network）总线在电机组实时监测系统中的应用，完成基于CAN的传感网络节点硬件接口与软件通信协议的设计，并设计多节点通信的动态优先级算法。MSP430单片机作为子模块核心部件，实现对工程数据的高效获取和对CAN协议传输的控制；基于CAN总线实现数据实时、高效和高可靠性的传输。     

港珠澳大桥主体混凝土结构耐久性实时监测设计

根据影响港珠澳大桥主体混凝土结构耐久性关键因素,从传感器的选型、监测点的布置、传感器的安装等方面给出了港珠澳大桥耐久性实时监测的设计方案,为类似工程的耐久性实时监测提供参考。     

基于结构动力学特性的高桩码头横向排架传感器优化布置方法

为了对高桩码头结构健康监测系统中的传感器布置提供理论指导,提出了一种基于结构动力学特性的传感器优化布置方法。在对高桩码头代表性结构单元横向排架进行结构动力学分析的基础上,运用模态应变能法选择高桩码头横向排架传感器初始测点;建立初始模态矩阵,然后利用模态置信度法和序列法对模态矩阵进行迭代、优化,确定传感器测点布置。建立了单个横向排架的数值仿真模型,利用传感器优化布置方法得到横向排架7根桩基的传感器测点布置结果,并对测点布置进行评估。模态向量间的夹角趋于正交,传感器布置方案有效,证明该传感器优化布置方法适用于高桩码头的传感器优化布置。