工程化光纖光柵系列傳感器的研究與開發(fā).pdf

1、隨著重大的工程項(xiàng)目的實(shí)施以及現(xiàn)實(shí)生活中許多災(zāi)難性結(jié)構(gòu)工程事故的發(fā)生,引發(fā)人們對(duì)結(jié)構(gòu)“健康”問(wèn)題的廣泛關(guān)注，結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)日益成為工程界和學(xué)術(shù)界研究的一個(gè)熱門課題。傳感器作為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本組成部分，在整個(gè)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。光纖光柵傳感器是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型傳感器，在大型航空航天器、海洋平臺(tái)、高層建筑、大跨度橋梁等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。但是，目前基于光纖光柵的工程化傳感技術(shù)還不夠成熟，研究和開發(fā)適應(yīng)于工程

2、結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)用的精度高、測(cè)量范圍寬、穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)、成本低、以及可以實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)量的優(yōu)質(zhì)工程化光纖光柵系列傳感器件具有重要的科學(xué)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
　　本文基于光纖光柵的智能感知特性研制出幾種工程化光纖光柵系列傳感器，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了傳感器的感知特性。主要研究工作與成果如下：
　　1)分析了光纖光柵應(yīng)變傳感和溫度傳感特性及其溫度補(bǔ)償方法。
　　2)提出了FRP封裝應(yīng)變傳感器增（減）敏設(shè)計(jì)的概念，并進(jìn)行了理論分析推證，

3、開發(fā)出了適于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)變測(cè)試的增（減）敏埋入式FBG應(yīng)變傳感器，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性與實(shí)用性。
　　3)研制了一種高電壓環(huán)境FBG溫度傳感器，可以實(shí)時(shí)有效地監(jiān)測(cè)電力設(shè)備的溫度變化，及時(shí)預(yù)警以避免事故發(fā)生。并進(jìn)行了線性度、靈敏度、重復(fù)性等指標(biāo)的性能測(cè)試試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果良好，能夠滿足工程實(shí)際需要。
　　4)為實(shí)現(xiàn)全光纖結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中位移檢測(cè)，研究并開發(fā)了光纖布拉格光柵位移計(jì)，并進(jìn)行了溫度補(bǔ)償。通過(guò)性能測(cè)試試驗(yàn)對(duì)其傳感特