低周期循环荷载下内嵌式光纤光栅自感知钢绞线的性能

钢绞线是预应力结构和桥梁结构中不可或缺的重要组成部分,光纤光栅与钢绞线耦合成的自感知钢绞线为其受力状态的健康监测提供了新的有效途径。为研究光纤光栅在高应变低周期循环荷载作用下能否有效跟踪钢绞线的受力状态,将中心丝持荷值、循环周期数、应力幅作为变化参数,对内嵌式自感知钢绞线进行了低周期循环拉伸试验,分析不同情况下应变与波长的关系以及监测性能。试验结果表明,内嵌式自感知钢绞线在低周期循环荷载作用下依然能保持良好监测性能,可跟踪监测钢绞线屈服力直至接近极限力,可监测钢绞线全生命周期受力状态。     

光纤Bragg光栅传感技术在隧道工程施工监测中的应用

通过室内试验对比光纤Bragg光栅(FBG)应变传感器与电阻应变片采集的变形数据,分析FBG传感器的优势。采用FBG传感技术对某通道工程施工期间基坑的轴力、已建地下通道施工裂缝、施工过程中结构沉降以及盾构管片钢筋应变进行监测。结果表明:以FBG为传感器的静力水准系统可实时自动化采集,大大提高了监测数据的时效性,避免了最大变形的漏检;FBG传感器较传统振弦式钢筋计在测试中表现出更好的稳定性和更高的灵敏度。     

光纤光栅火灾监测系统在地铁区间应用的可行性研究

地铁区间隧道安装火灾监测系统对于监测地铁火灾、消灭地铁的安全死角至关重要.结合沈阳地铁1号线一期及延伸线工程区间分布式感温光纤火灾监测系统情况,通过技术经济分析、比较,探讨了地铁区间隧道另一种光纤火灾监测系统--光纤光栅火灾监测系统设置的可行性,以期在保证功能的前提下,达到节约投资的目的.     

基于GFRP-OFBG筋的桥梁缆索索力测量技术研究

基于内嵌光纤Bragg光栅传感器的光纤光栅．玻璃纤维增强塑料复合筋（GFRP—OFBG筋）,研究了GFRP-OFBG筋自身的应变和温度传感特性,研究结果表明,GFRP—OFBG智能筋具有优异的线性传感性能,筋中光栅测量的应变极限达12000με以上,波长变化达14nm;对于用GFRP-OFBG筋替换普通钢绞线的中丝而得到的GFRP-OFBG智能钢绞线,进行了应变传感、温度敏感和钒绞线松弛试验,试验结果表明,GFRP—OFBG智能钢绞线具有优异的线性传感性能和较低的应力松弛率,并可实现钢绞线受载全过程监测,绞线中光栅测量应变极限为11568．2με,光栅波长变化为15．966nm;对直接增加GFRP—OFBG筋制成的光纤光栅平行钢丝智能索和直接增加GFRP-OFBG智能钢绞线得到的光纤光栅平行钢绞线智能索,进行荷载传感试验,试验结果表明,智能索的感知线性度和重复性都比较好,并可监测70％以上公称破断索力。智能索工程应用案例表明,GFRP—OFBG筋智能拉索在实际工程中很容易得到车辆荷载下的响应曲线。     

用于阵列波导光栅设计的傅里叶光学修正算法

以傅里叶光学为基础,应用菲涅耳-惠更斯原理推导出了用于设计阵列波导光栅解复用器的数学模型;分析了菲涅耳近似条件对光场在自由传输区进行高斯远场衍射的影响;提出了一种基于四阶量化误差的修正算法,并和传统的傅里叶光学法及StigmaticPoints法进行了比较分析;设计了一个具有0.4nm通道间隔的1×256信道阵列波导光栅解复用器,结果表明,得到的器件参数与实际设计值相吻合.     

复合材料加筋板的光纤光栅测试与分析

设计材料用量相同的复合材料帽形加筋板和T形加筋板,基于2种结构的应变规律理论分析和有限元应变计算结果,提出在筋内部铺设光纤光栅的方案,并制作试验模型进行应变试验测试。将理论应变分布规律、有限元应变计算结果、电阻式应变片测试结果和光纤光栅应变测试结果进行对比分析,结果表明,光纤光栅应变测试结果的线性度要优于应变片。对于帽形加筋板和T形加筋板,光栅的单向应变测试结果与有限元计算结果的误差分别为6%和4%,剪切应变误差均为23%,且上述误差均小于应变片测试结果与有限元计算结果间的误差。     

基于光纤光栅的扭矩传感器

为了实现恶劣条件下对扭矩的精确稳定测量,设计并实现了一种新型的基于光纤光栅的扭矩传感器。为克服扭矩测量系统易受外界影响的缺点,设计了光纤光栅全桥光路,实现了温度和弯矩的自动补偿。通过扭矩标准装置加载试验和水下环境加载试验分别测试了其测量精确度以及水下工作性能。结果表明,该光纤光栅扭矩传感器的最大非线性误差、重复性以及水下工作稳定性均达到0.1%以内,说明该传感器不但具有良好的测量精度,而且能够在船用环境等恶劣扭矩测量条件下较好地工作。研究结果为船用环境中扭矩测量的研究与应用提供了重要参考。     

光纤Bragg光栅应变灵敏度的分析

在光纤Bragg光栅传感原理的基础上,从理论上着重研究了由弹光效应引起的轴向应变灵敏度和径向应变灵敏度,并分别进行了轴向应变与径向应变灵敏度和轴向应力与径向应力灵敏度的仿真,仿真结果与理论分析相符。另外,对于动态轴向应变的情况,也给出了波长漂移随时间变化的仿真结果。     

基于二次曲线修正的光纤光栅Bragg波长解调算法

光纤光栅反射波长即光纤光栅Bragg波长的解调技术是光纤Bragg光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)实用化的关键技术。针对基于可调谐法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)滤波器的光纤光栅解调系统,在直线插值法的基础上,提出了二次曲线修正的光纤光栅Bragg波长解调算法,并做了实验研究,达到了提高光纤光栅Bragg波长解调精度的目的。     

Bragg光栅辅助非对称双芯光纤耦合器的研究

利用耦合模理论,推导出了其中一个纤芯写有Bragg光栅的双芯光纤耦合器的完整的耦合模方程。并通过打靶法和Broyden叠代数值解此耦合模微分方程组,分析了在不同失配条件下,双芯光纤耦合器各个端口的输出特性。得到了双芯光纤最佳的失配条件,在此条件下,光栅谐振波长处信号具有优异的反射特性,其他波长的信号则基本不发生耦合,接近无损地通过,此种耦合器具有非常小的插入损耗,是WDM系统中分插复用器的极佳选择。