基于光纤光栅传感技术的深井井壁结构监测

研究目的:井筒的安全是煤矿安全运营和高效生产的前提。实时掌握井壁结构受力状态,防止井壁突然性破坏造成重大损失,井筒的长期安全监测就显得尤为重要。在大涌水和复杂电磁环境条件下,光纤光栅传感器可靠性和稳定性好,通过采用光纤光栅传感技术对千米深立井井壁结构的长期监测,可以掌握深大涌水井筒的受力变化规律,为评价井筒的安全状况提供依据。研究结论:采用光纤光栅传感器对千米深立井井壁结构进行了一个完整周期的监测,得到了井筒表土段和基岩段井壁温度和应变变化规律。6月至10月间由温度引起的温度应变达到最大值,井筒更容易在夏季发生破裂灾害;光纤光栅传感技术在大淋水条件下深立井井壁结构监测中的应用,为井壁变形监测提供了一种新的、稳定可靠的技术方案,对复杂地层条件下井壁长期监测技术革新产生重要的推动作用,对于其他复杂地层中岩土工程监测具有重要的指导意义。     

基于匹配光栅解调的FBG轨道传感器研究

通过光纤布拉格光栅(FBG)的传感原理研究基于匹配光栅解调的轨道传感器问题。依据匹配光栅检测应变的原理和列车载荷作用下钢轨应变分析,设计出一种检测钢轨局部轴向应变的光纤光栅轨道传感器方案;使用列车载荷模拟平台,对研制的轨道传感器功能进行了验证。不同环境温度、不同加载频率下采集到的实验数据表明:匹配光栅的解调方法能有效地解决温度应变交叉敏感带来的问题,满足对列车计轴的要求;并在构建交通动态测重系统(WIM)方面有好的发展前景。     

基于光纤光栅传感技术的高速铁路轨道状态远程监测数传系统

介绍了基于光纤光栅传感技术的高速铁路轨道状态远程监测系统的构成,详细阐述了系统的数据采集、处理和传输方法,包括数据的读取、预处理及无线网络等相关技术方法。针对大流量监测数据实时无线传输的瓶颈问题,提出光纤光栅解调系统数据处理和无线传输的方案,可对监测数据自动进行加密、校验和打包,并通过GPRS模块将监测数据推送至远端数据中心。该系统已应用于我国多处高速铁路轨道状态长期监测工点,系统运行状态良好,数据传输系统稳定可靠。     

光纤光栅感温火灾探测系统在隧道风作用下的温度响应

试验研究了地铁区间隧道所用独立光纤光栅火灾报警系统在风速分别为0、3m/s、6m/s等3种工况下的温度响应和温度梯度响应。试验证实,在有风条件下,隧道顶部温度分布明显偏离对称型且温升速度缓慢,在规定的60s内很难达到定温报警阈值;改用温升梯度作为有风工况下的火灾识别参数可同时优化火灾响应速度和火灾虚警抑制。在试验条件下,温升梯度在火灾发生后30s内即可达到火灾差温报警阈值12℃/min,启动差温火灾报警。     

光纤光栅应变特性及其在槽形梁试验量测中的应用

设计了一种等强度悬臂梁结构,将光纤光栅(FBG)粘贴于悬臂梁表面,研究光纤光栅波长与应变变化的关系,通过给等强度悬臂梁加载砝码,将光纤光栅传感器与电阻式应变片所测应变进行对比,结果表明光纤光栅具有良好的线性应变—波长特性。通过在光纤光栅上直接施加砝码研究了光纤光栅的应变量程及预拉力,在此基础上,研制了测试范围±2 000×10-6、分辨率1×10-6的钢筋式光纤光栅应变传感器,并在槽形梁受力性能试验中应用,与电阻式应变片的对比结果表明,光纤光栅传感器可以正确反映槽形梁在荷载作用下的受力状态。     

基于光纤光栅的钢轨应变测量关键技术研究

钢轨应变的监测在铁路线路的运营维护中具有重要意义。光纤光栅传感器相比传统传感器在稳定性、抗电磁干扰与准分布式测量等方面能够更好满足钢轨应变测量的需要。本文指出了光纤光栅传感器对载荷和温度应力的测量原理,建立光纤光栅中心反射波长漂移量与载荷和温度应力产生的钢轨应变的数学模型。使用光纤光栅传感器进行温度应力和动态载荷下的钢轨应变监测实验,并通过匹配光栅方法消除温度变化的干扰。实验结果表明光纤光栅应变传感器适用于钢轨应变的监测需要,具有良好的工作性能。     

YDCH-10平板式侧滑试验台的研制

介绍了一种基于单片机控制的用于汽车前轮侧滑量检测的平板式侧滑试验台的特点、结构、使用以及硬件设计、软件编程.     

Kolmogoroff相位重构算法在非均匀光纤光栅相位特性分析中的应用

将Kolmogoroff相位重构算法应用于非均匀光纤光栅,提出基于该算法的非均匀光纤光栅相位特性的系统分析方法.即将非均匀光纤光栅视为一个信息系统,由其强度响应谱数字重构相位响应谱及冲激脉冲响应,并由相位谱进一步求出其时延、色散,实现对其相位特征的系统分析.以线性啁啾光纤光栅及变迹啁啾光纤光栅为例进行算法验证.用该方法分析所得相位特征和文献相吻合,说明非均匀光纤光栅可以被视为一个线性的最小相位系统;相位重构算法对于非均匀光纤光栅也是可行的、稳定的.利用此方法,可以通过在频域对强度谱采样,实时获取光纤光栅的相位响应特征.     

光纤光栅传感技术在桥梁监测中的应用

概述了光纤Bragg光栅传感技术的基本原理及特点,介绍了目前光纤Bragg光栅传感技术在国内、外桥梁结构健康监测中的研究及应用情况。     

基于光栅传感的桥梁预应力孔道磨损误差预测

针对传统孔道磨损误差预测方法中预测精度低的问题,提出基于光栅传感技术的桥梁预应力孔道磨损误差预测方法。根据桥梁预应力孔道的实际结构,搭建相应的有限元模型。在该模型下设置测点,安装光栅传感器设备从而采集预应力数据,得出桥梁预应力孔道磨损的实际监测数据。估算桥梁有效预应力和磨损量,通过与监测数据的相减计算,得出孔道磨损误差的预测结果。通过对比试验得出结论:与传统孔道磨损误差预测方法相比,设计预测方法的磨损量预测误差降低了0.55MJ,即在预测精度方面更具优势。