光纤光栅传感技术在桥梁结构健康监测中的应用

概述了光纤Bragg光栅传感器的基本原理及特点。介绍了目前光纤Bragg光栅传感器在国外、国内桥梁结构健康监测中的研究及应用情况。指出了光纤Bragg光栅传感器在桥梁结构健康监测领域的应用前景。     

光纤Bragg光栅传感器在冷饭盒大桥的应用

分析了光纤Bragg光栅波长变化与应变的关系，通过等强度梁试验具体验证了这种关系；研究了光纤Bragg光栅传感器的布设工艺，并在冷饭盒大粱的施工过程中成功地布设了100多个光纤Bragg光栅应变传感器与20个温度传感器；布设的传感器监测了施工过程的钢筋应变历程，监测结果表明埋入的光纤Bragg光栅传感器可以方便地监测，具有良好的稳定性与耐久性，为桥梁结构的健康诊断提供可靠的依据。     

基于光纤Bragg光栅的缆索和索端锚头应力测量方法

为了防止缆索护栏由于索端锚头或缆索松动而不能起到应有的保护作用,采用一种基于光纤Bragg光栅非电量测量方法对其所受应力进行测量。将光纤Bragg光栅分别布设于缆索护栏的索端锚头刻槽内和缆索钢丝表面,通过破坏性拉伸试验与压力试验,得到应力与光纤Bragg光栅中心波长移位的数学关系。结果表明：拉伸时索端锚头处光纤Bragg光栅灵敏度为2×10-6μm.kN-1,缆索处光纤Bragg光栅灵敏度为6×10-6μm.kN-1;受压时索端锚头处光纤Bragg光栅传感器灵敏度为4×10-6μm.kN-1;光纤Bragg光栅传感器的测量量程和测量精度均能满足对缆索护栏监测的要求。     

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。     

光纤传感器在桥梁工程中的应用现状

概述了光纤传感器的组成、原理、类型及特点。介绍了目前光纤传感器在国内、外桥梁工程中的研究及应用情况，指出了光纤传感器在桥梁结构健康监测应用中的发展方向。     

钢-混凝土组合桥面板裂缝的光纤光栅传感检测

采用光纤Bragg光栅(FBG)传感器完成了钢-混凝土组合桥面板模型试验的裂缝检测。试验经历了静载、300万次疲劳和破坏3个阶段。在静载和疲劳阶段并未发生裂缝损伤,测得在300万次疲劳试验后,桥面板混凝土开裂的临界应变值为87!"。试验表明FBG传感器可检测并追踪裂缝的发生发展。与传统电测方式相比,FBG传感器显示了灵敏度高,精度高,测试范围大等优点,这为组合结构的优化设计提供了可靠的信息依据和科学基础。结果表明了FBG裂缝传感器应用于桥梁健康监测的可行性和先进性。     

光纤光栅传感器在桥梁工程结构健康监测中的应用

本文对目前国内外光纤光栅传感器在桥梁结构健康监测中的应用做了简要概述。     

光纤传感技术在桥梁监测中的应用研究

研究了基于光纤传感技术的桥梁健康监测方法和手段,分析了光纤传感技术在桥梁健康监测应用中的现状,展望了光纤传感技术在桥梁结构健康监测领域的应用前景,提出了今后研究中需要解决的问题。     

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.     

光纤布喇格光栅传感器用于桥梁监测

光纤布喇格光栅（Fiber-optic Bragg Grating，以下简称FBG）应变传感器具有极其优良的稳定性，已被证实适用于长期监测，在结构监测领域具有非常广泛的应用前景。对许多其它光纤传感技术和电子传感技术而言，信号强度的波动一直是困扰人们的难题，而FBG传感器所运用的光谱调制技术，具有内在的、抗信号强度波动的能力，这保证了测试的稳定性以及导线与接头的非敏感性，这些都是在确保高分辨率与高精度的前提下，进行长期和间歇监测的必要条件。介绍光纤光栅传感技术及其在桥梁监测中的应用情况。     

内置光纤光栅传感器的智能缆索

采用特制光纤光栅应变传感器,将其埋植于缆索的连接筒部位的外层钢丝上、以实现对缆索整体索力的测量。通过独特的传感器封装结构设计、特制的机械连接固定方式、埋植过程中的可靠操作工艺,有效地保证了光纤光栅的存活率;有效地保证了传感器在大应力状态下测试的长期可靠性、稳定性。内置光纤光栅传感器的智能缆索工艺在长约400 m的253丝实索上进行了验证。经过有效的工艺验证及试验结果,智能索制作工艺方案可靠,传感器成活率高。研发的智能缆索可实现对整索索力进行在线监测,满足大型桥梁健康监测要求。     

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。     

光纤光栅技术在桥梁测试中的应用研究

光纤光栅技术是一种新型的桥梁测试技术.概述光纤光栅传感器的基本原理、特点以及国内外研究应用情况;研究光纤光栅技术在拉索索力长期监测中的应用,开发了长期稳定性好、不受电磁场干扰、可实现分布式测量以及适宜远距离传输的光纤光栅测力环,并将成果应用于郑西客运专线提篮拱桥拉索索力长期监测;研究光纤光栅技术在大跨度桥梁动应力测试中的应用,选用灵敏度高、动态性能好的夹持式光纤光栅应变传感器,用于武汉天兴洲长江大桥通车鉴定试验动应力测试中.工程实例显示测试效果较好.同时,探讨光纤光栅传感器在桥梁应用过程中存在的问题并展望其应用前景.     

锂离子电池安全检测传感器研究进展

近年来, 由于热失控引发的锂离子电池安全事故频繁发生, 严重影响了新能源汽车运行安全, 作为保障车辆运行安全的有效手段, 对电池系统进行安全检测尤为重要。为提高锂离子电池的性能、延长循环寿命, 减少热失控安全事故的发生, 需要利用传感器技术对电池工作状态进行实时监控和检测。根据电池正常和异常工作状态下各物理量的变化, 常用的安全检测信号有应力应变、温度以及特征气体等。目前, 用于检测上述信号的安全检测传感器在电池状态检测方面已得到了广泛的应用。然而, 传统的传感器存在着体积大、灵敏度低、不耐电解液腐蚀等问题。对新型光纤布拉格光栅传感器、柔性薄膜传感器以及半导体式气体传感器的工作原理进行概述, 总结了上述3种传感器在锂离子电池应力应变、温度和气体检测的应用现状, 并从稳定性以及灵敏度等角度指出当前研究的不足, 如光纤布拉格光栅传感器电池体系适用性差, 插入式薄膜传感器影响电池性能, 半导体气体传感器精度和寿命低等问题。如何以经济、安全和实用的方式将传感器安装到电芯中, 减轻实际应用中传感器对电池循环性能的影响以及提高传感器信号传递的稳定性、精度、灵敏度, 是锂离子电池安全传感器开发面临的挑战, 仍然需要在传感器、电池设计等方面开展大量实验研究。      

光纤光栅传感和光电成像技术在地铁深基坑中的应用

为实时掌握基坑开挖过程中支护结构的变形情况，以宁波某地铁深基坑为依托，建立一套基于光纤光栅传感和光电成像技术的实时监测系统。介绍光纤光栅测量应变、光电式双向位移计测试墙顶水平位移和沉降的原理，并推导利用光纤光栅实测应变计算水平位移的公式。基坑开挖过程中，不同位移测试计算方法的成果对比分析结果表明： 光纤光栅传感技术测量墙体应变数据准确、可靠，计算的水平位移与测斜仪测得的水平位移一致，光电式双向位移计测试墙顶水平位移和沉降精度高于全站仪，可推广应用于基坑工程安全监测。     

光纤布喇格光栅传感器在桥梁应力监测中的实效性研究

分析了光纤布喇格光栅传感器的基本工作原理,利用光纤布喇格光栅传感器对悬臂施工的混凝土箱梁截面应变进行了短期的监测,监测结果同钢弦应变计的监测结果及数值模型的分析结果进行了对比。分析表明:光纤布喇格光栅传感器成活率高,可信性高。     

光纤光栅测力环在悬索桥索力监测中的应用

桥梁索力监测一直是工程界亟待解决的难题。现有检测手段仅能用于短期测试,无法满足工程长期测试需求。提出了一种基于光纤光栅传感技术的差动式结构的测力装置—光纤光栅测力环,该装置运用了光纤光栅传感新技术和差动式结构设计,解决了索力长期监测的技术瓶颈,即信号的远距离传输和温度补偿。试验研究表明,该测力环信号传输距离超过10 km,温度补偿误差不超过满量程的0.1‰/℃,而且测量精度高,长期稳定性好,可以实现索力的分布式测量。该装置应用于阳逻悬索桥的锚跨索力测量,安装使用方便,实现了索力的远程、长期、实时在线监测,满足了工程测试需求。     

光纤感测技术在轨道交通运营线路中的应用

为解决城市轨道交通工程在施工和后期运营过程中隧道差异沉降、结构变形、基坑渗水与失稳及周边建筑物变形等安全问题。依托宁波市轨道交通运1 号运营线,采用分布式光纤传感技术实现长距离隧道的管片变形和差异沉降监测,利用布拉格光纤光栅技术实现了隧道断面和结构变形自动化监测,结果显示监测段隧道变形较小,较为稳定。项目的成功实施,证明了光纤传感技术在轨道交通工程结构监测中的有效性,具有广泛的应用和推广价值。     

基于FBG光纤监测系统的混凝土桥梁张拉过程监控

为验证光纤光栅可应用于钢筋混凝土桥梁的施工监测，在介绍光纤光栅传感器的基本原理的基础上，在桥梁施工过程中，使用埋设在桥体混凝土结构内部的光纤光栅传感器，实时测量预应力索张拉过程中桥体关键部位的应变变化，评估张拉过程的质量，并利用监测数据进行有限元模拟计算，比较实测值与理论值，从而评价桥梁的施工质量和安全性。