基于BOTDA的隧道变形监测技术研究

由于隧道工程所处环境的特殊性与复杂性,为保证安全运营,须对其进行长期变形监测,提出了一种将气吹敷设传感光纤法和真空灌浆固定传感光纤法相结合的光纤传感器铺设方法。该方法能在较短施工期内将分布式光纤传感器准确埋入混凝土内部,同时采用经典剪滞理论分析了该方法铺设的传感光纤感应结构应变的有效性,并结合工程应用介绍了基于分布式光纤传感系统的隧道变形监测技术的基本方法。     

分布式光纤检测桥梁裂缝研究

光纤传感技术由于能实现空间立体监测和连续性监测,是目前裂缝监测领域研究的重点。本文在深入研究布里渊传感原理基础上,基于光纤传感器精巧、纤细难于适用于混凝土粗放施工的特点,采用基于FRP封装的分布式光纤传感器,对这种传感器在在用桥梁及在建桥梁的敷设方式、对混凝土裂缝从萌生到开展过程的监测响应及裂缝宽度与布里渊频移之间的规律展开了探索性科学研究。并在试验中加入了光纤光栅传感器,研究光纤光栅传感器对分布式光纤传感器的补充作用。通过理论及试验研究,采用FRP封装的分布式光纤传感器适用于在用及在建桥梁的混凝土裂缝监测,光纤传感器对裂缝的开展有很好的感知性能,初步得到了裂缝宽度与布里渊频移之间的规律。光纤光栅传感器与分布式光纤传感器相结合可以实现长距离与局部高精度的互补作用。     

基于分布式传感光纤的隧道二次衬砌全寿命应力监测方法

应用气吹灌浆铺设技术将分布式光纤传感器埋入二次衬砌混凝土内部,并将光纤传感器时变应力场监测结果与施工初期埋入的传统传感器初始应力场叠加,得到隧道二次衬砌的长期真实应力水平;通过对采用气吹灌浆铺设的光纤传感器进行标定试验,对二次衬砌长期应力场的监测断面进行应力水平分析,提出将时间序列分析方法应用于所有监测断面健康状态评估。结果表明:所提出的方法能够实现对隧道二次衬砌的全寿命健康诊断与评估。     

基于BOTDA光纤传感技术的大体积混凝土温度测试研究

大体积混凝土浇筑后,温度监测是混凝土结构健康监测的一个重要内容。基于布里渊光时域分析技术(BOTDA),开展大体积混凝土温度测试研究。首先阐述BOTDA分布式光纤传感技术测温基本原理;然后介绍温度测试系统;最后结合工程实例,研究该技术在工程中的应用,包括光纤铺设、光纤保护、测试及成果分析,同时采用点式温度传感器测试光缆部分位置的温度,采用精密温度计测试环境温度,并与光缆测试温度对比分析。结果表明:基于布里渊光时域分析的分布式光纤传感技术可用于大体积混凝土分布式温度精确测试。     

光纤传感技术用于桥梁监测

为保证大跨桥梁结构的安全性与耐久性，需要在施工及运营阶段对桥梁进行监测。桥梁在运营阶段的实时监测对传感技术提出了更高的要求，而传统的电子传感技术往往难以满足。光纤传感器用光作为信息的载体，用光纤作为传递信息的介质，具有灵活轻巧、抗电磁干扰、耐久性好、传输带宽大等优点，并可沿同一根光纤复用多个传感器，实现对结构的准分布式测量，是实现桥梁健康监测的理想传感装置。本文介绍了光纤传感技术的基本原理，并详细地介绍了其中最具优势的光纤布喇格光栅传感技术。最后对国外近10年来采用光纤传感技术，进行桥梁监测的典型工程实例作了归纳。     

基于分布式光纤形状传感的沥青混合料车辙变形监测研究

车辙是沥青路面典型的病害形式，其现有的检测及评估方法大多存在表观性。因此，对沥青路面结构内部车辙的演变过程、横断面形状进行监测和评估具有重要意义。引入分布光纤形状传感技术，研发了可用于沥青路面的柔性分布式光纤形状传感器，通过理论分析和标定试验明确了其形状测试原理。将分布式光纤形状传感器植入车辙试件，采用光频域反射设备(OFDR)对室内车辙试验进行了加载全过程的实时监测，获取了沿车辙横断面上各测点的时程应变数据。进而，采用空间曲线理论中的Frenet-serret方程，提出基于分布式光纤传感技术的车辙横断面二维形状重构算法，得到发生累积变形时分布式光纤形状传感器的形态演变曲线。提取重构曲线中荷载作用位置处的位移与车辙仪位移传感器数据进行对比，平均相对误差仅为0.981%,证实上述方法可以实现车辙变形的准确监测。最后基于重构得到的车辙横断面形状，分析车辙变形的演变规律，结果表明其与沥青路面永久变形发展阶段中的压密、流动过程具有较好的对应关系。创新性地提出了基于分布式光纤形状传感技术的沥青混合料车辙变形监测方法，有助于明晰沥青路面结构内部车辙类病害的发展规律和横断面形态，为道路基础设施全寿命...     

基于光纤传感技术的桩基检测应用研究

光纤传感器技术具有独特的优势而广泛应用于各类工程实践中。首先,简述了光纤传感器的分类及应用领域,并结合其在桩基检测中的应用状况,分别阐明了光纤温度传感器、光纤应变传感器、分布式光纤传感器的基本工作原理及其应用;其次,着重指出了分布式光纤传感技术具有分布式、长距离、耐久性好、成活率高、抗干扰强等优点,并对已成功的工程实例进行了分析总结,证明了分布式光纤传感器在桩基检测应用中的可行性;最后,指出了光纤传感技术在桩基检测中存在的一些问题和发展前景。     

基于分布式光纤传感技术的钢板桩施工全过程演化规律

布里渊光时域分析仪(BOTDA)分布式光纤技术近年来广泛应用于结构健康监测,该技术能够准确有效地监测结构体的温度和应变。该文将此技术应用于钢板桩围堰施工过程中应变、弯矩和挠度等检测;开展了光纤传感器室内应变标定试验;提出了一套光纤传感器的埋设工艺;通过工程实例验证了分布式光纤传感技术应用于围堰钢板桩检测的可行性。研究结果表明:该技术对钢板桩的分布式检测是行之有效的方法,与土压力盒、应变片等传统监测手段比较,分布式光纤传感器的优点有分布式测量、抗磁干扰、耐高温、防水、抗腐蚀、便于安装、容易实现长距离监测等优点。分布式光纤测试方法可作为一种新型钢板桩围堰测试技术,具有重要的应用和推广价值。     

预应力管道压浆质量的分布式光纤检测方法

为了提高预应力管道压浆质量的检测效率,快速定位在实际压浆过程中可能出现的浆体缺陷,利用分布式光纤传感技术进行预应力管道压浆质量检测研究.提出了分布式光纤传感器在预应力管道内的布设方法,通过设置不同尺寸的压浆缺陷,开展物理试验和数值模拟研究,探讨压浆缺陷的识别、定位和评估方法.结果 表明:加热后管道内压浆缺陷与水泥浆体之间存在温度差异是实现压浆质量检测的关键;自主设计的具有主动加热功能的分布式光纤传感器可以准确获取预应力管道的温度分布情况,克服了点式传感器难以覆盖管道整体的局限;通过检测分布式光纤传感器中温度异常测点,可以实现压浆缺陷的快速识别和定位;在一定情况下,压浆密实度可以通过温升进行定性评估,温升越大,压浆密实度越小.     

分布式光纤传感器用于连续配筋混凝土路面健康监测的试验研究

介绍了一种先进的分布式光纤传感器技术。即布里渊光时域反射计（BOTDR）。在连续配筋混凝土路iN（CRCP）中布置了BOTDR分布式光纤传感系统,对路面板中连续钢筋和混凝土应变进行实时监测。研究结果表明,BOTDR在公路桥梁等一些土木工程结构的健康监测中具有重要的应用前景。     

光纤传感技术在城市地铁工程监测中的应用

以广州地铁五号线小北站工程为例,介绍光纤传感技术的基本原理及光纤传感监测系统的组成,阐述其在城市地铁工程监测的应用方法和监测成果,通过对温度、混凝土应变规律、钢筋应变计的监测结果分析,表明光纤传感器耐腐蚀,反应灵敏且数据稳定,能够细微地反映出各种变化,在地下工程监测中具有广阔的应用前景,但由于首次将光纤传感器应用在地下工程监测,还存在测点选择不典型、光纤传感器对应变和温度交叉感应、对测点保护不够等不足之处。     

分布式光纤传感技术在桥梁静载试验中的应用

在混凝土预制T梁静载试验中,采用分布式光纤应变传感监测技术,将其测量结果与点式数码应变传感器、光纤光栅实测值和有限元软件midas的建模分析计算对比。结果表明,分布式光纤传感技术局部测量值与应变计和理论测试相吻合,且可测得混凝土T梁静载试验时梁底应变的连续分布结果。     

FBG应变传感器在隧道长期健康监测中的应用

隧道结构长期运营安全监测需要采用长效性好的传感测试技术,近年发展起来的光纤光栅传感器是一种数字式的光纤传感技术,具有长期稳定性好、测量精度高和适宜远程监测等优点.将光纤光栅传感器应用于厦门翔安隧道结构健康监测系统,实现了对二次衬砌混凝土应变的长期监测.结果表明光纤光栅传感器测量数据稳定可靠,监测效果良好.     

分布式光纤应变传感技术在交通基础设施监测中的研究进展

交通基础设施安全关系到人类生命和财产的安全,实时掌握其健康状态,是交通基础设施安全可靠的重要保障。现概述了分布式光纤传感技术的分类,以分布式光纤应变传感技术为基础,对光纤封装、布设、协调机制、数据解析等关键技术问题进行了分析总结,并重点阐述了其在道路、桥梁、隧道中的工程应用情况。最后,对相关问题进行了展望。     

光纤传感技术及其在汽车导航中的应用

介绍了光纤传感技术及主要光纤惯性传感器的原理和特点，着重阐述了光纤惯性测量单元在汽车组合导航系统中的应用及其原理，分析了光纤传感器在汽车导航应用过程中的优势及其问题。     

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。     

基于分布式光纤传感器的预应力管道压浆质量检测

现有预应力管道压浆质量检测方法多为点式测量，检测效率低，对检测环境要求高，并且易造成压浆缺陷漏检。为了弥补这一问题，提出一种基于分布式光纤传感器的预应力管道压浆质量检测方法。通过对预应力管道内压浆缺陷进行热力学分析，探讨与压浆密实度相关的热力学指标及其求解方法，并通过物理模拟开展试验研究，将设计的加热型分布式光纤传感器布设于预应力管道内部，采集加热后分布式光纤传感器的温度数据，识别温度分布曲线中的温度峰，计算各温度峰位置所对应的缺陷截面等效导热系数，分析该系数与压浆密实度的相关关系。研究结果表明：通过识别分布式光纤传感器温度分布曲线中的温度峰，可以将预应力管道中所有压浆缺陷准确识别出；缺陷截面的等效导热系数可以作为压浆密实度的评价指标，根据实测结果所得各位置的等效导热系数，可以近似求解出所对应的压浆密实度。     

FBG和BOTDR在隧道中的联合应用

基于光纤的固有物性属性,光纤传感器已成为智能结构的首选智能材料。2003年,光纤传感器首次应用于云南省的隧道监测——嵩待高速公路的白泥井3号隧道。在点式和分布式光纤传感器的联合监测系统中,光纤Bragg传感器在每断面上有5个粘贴点,而Brillouin OTDR按3条纵向和一条绕拱粘贴。     

光纤光栅孔隙水压力计的研制与应用研究

阐述了光纤Bragg光栅(FBG)技术的原理以及传感器的结构设计原理和方法,采用光纤Bragg光栅(FBG)传感技术研制了适合岩土工程使用的光纤光栅孔隙水压力计,对研制的6支光纤光栅孔隙水压力计进行了试验检验并埋设于某高速公路软土路基中试测孔隙水压力以检验研发成果。实践结果表明该仪器克服了常规仪器的某些缺点,并有稳定性好、耐腐蚀等优点,可以较好地应用于岩土工程监测当中。本仪器的研制对于光纤传感技术在岩土工程领域的应用具有积极的推动作用。     

应用光纤传感器的智能桥梁

智能结构是近年来土木工程领域研究的热点,随着光纤传感科学、材料科学、信号解析科学等科学的不断发展,以智能结构为主体的各类智能建筑物也逐步付诸实践.法布里·珀罗光纤传感器(FPI)以其高灵敏度、高精度、高分辨率、高稳定性等优点,率先在智能结构领域得到了广泛的应用.重点介绍了采用光纤传感器等的多种技术的智能桥梁的原理和结构,并结合具体工程介绍了应用光纤传感器以及应用FRP、CFRP等新型加固材料的智能桥梁的工程实例.实践表明应用光纤传感技术的智能桥梁在性能监测、健康诊断、预警和智能修复中有着广泛的应用前景.