全尺度光纖布里淵分布式監(jiān)測(cè)技術(shù)及其在土木工程的應(yīng)用.pdf

1、重大土木工程結(jié)構(gòu)具有體積大、覆蓋面廣、造價(jià)高、服役環(huán)境惡劣、設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)損傷往往表現(xiàn)為機(jī)理復(fù)雜、耦合影響因素多、時(shí)變演化效應(yīng)顯著、損傷位置隱蔽等特性，滿足工程需要的高性能全尺度監(jiān)測(cè)手段一直是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的客觀需求。本文圍繞分布式光纖布里淵（Brillouin Optical Time Domain Analysis/Reflectometry,簡(jiǎn)稱BOTDA/R）的感知特性和溫度補(bǔ)償方法、高性能光纖封裝傳感探頭、融合全尺度光

2、纖布里淵和局部高精度光纖光柵（Fiber Bragg Grating)的共線傳感網(wǎng)絡(luò)、基于光纖與FRP（Fiber Reinforce Polymer）復(fù)合的全分布式智能結(jié)構(gòu)部品以及基于全尺度分布式監(jiān)測(cè)手段的結(jié)構(gòu)損傷探測(cè)等問(wèn)題展開(kāi)了較系統(tǒng)研究。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　首先，在介紹光纖布里淵傳感工作原理的基礎(chǔ)上，理論分析和試驗(yàn)探討了光纖布里淵溫度和應(yīng)變感知的耦合作用，提出了布里淵應(yīng)變感知絕對(duì)溫度補(bǔ)償方法，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。
　

3、　其次，通過(guò)大量對(duì)比試驗(yàn)，歸納和總結(jié)了目前可能用于布里淵傳感的系列封裝傳感光纖的剪切力學(xué)性能、軸向拉伸極限應(yīng)變、環(huán)境適應(yīng)性及其相應(yīng)的感知特性，為工程應(yīng)用傳感光纖的選擇提供了依據(jù)。這些封裝光纖包括通信用普通裸光纖、碳涂覆光纖、聚酯封裝光纖、FRP封裝光纖等。
　　第三，提出融合全尺度光纖布里淵測(cè)試技術(shù)和局部高精度光纖布拉格光柵傳感技術(shù)的共線集成傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，分析了光纖光柵對(duì)光纖布里淵傳感信號(hào)的影響；為了提高光纖布里淵測(cè)試結(jié)果的精度，

4、發(fā)展了實(shí)測(cè)布里淵信號(hào)二次信號(hào)處理的小波分析和洛倫茲數(shù)據(jù)擬合方法。此外，探討了長(zhǎng)周期光纖光柵監(jiān)測(cè)腐蝕的可行性及其與光纖布里淵測(cè)試技術(shù)復(fù)合的有效性。
　　第四，針對(duì)不同布設(shè)工藝要求，研制開(kāi)發(fā)出系列可大規(guī)模分布的工程化光纖布里淵傳感探頭和共線傳感探頭部品。在此基礎(chǔ)上，將共線傳感探頭部品分別與平行鋼拉索和鋼絞線復(fù)合，發(fā)展了一套索式結(jié)構(gòu)的全尺度長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)技術(shù)。進(jìn)而，提出了一種鋼絞線的長(zhǎng)期預(yù)應(yīng)力損失監(jiān)測(cè)技術(shù)，并通過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)驗(yàn)證了該技術(shù)的有效性。