光纤Bragg光栅监测沥青混凝土应变试验

基于光纤Bragg光栅(FBG)传感原理,结合沥青混凝土路面的特点,介绍了传感器应变传感特性与设计封装结构,制作了一种用于监测沥青混凝土应变试验研究的光纤Bragg光栅传感器。通过砝码加载的方法对传感器进行标定,光纤Bragg光栅传感器的应变灵敏度系数为1.1 pm/με,封装工艺没有改变光纤光栅的应变传感特性;传感器埋入SMA-13沥青混凝土后,通过静态试验得到荷载与传感器轴向应变之间的关系为0.038 7με/N;通过ANSYS 11.0仿真传感器静态试验,得到传感器应变灵敏度修正因子η为0.928;进行了5 h动态试验,应用其监测室内车辙试验下沥青混凝土内部结构沿传感器轴向的应变,随着碾压次数的增加,轴向的应变增加。监测结果能够反映沥青混凝土内部结构应变基本变化规律,可用于沥青路面的应变监测,为道路养护决策提供了一种新方法。     

一种非接触式平面应变测量传感器的设计

设计了一款应变测量传感器,该应变测量传感器由安装在同一印制板上的三个专用芯片组成,每一个专用芯片上的CMOS感光器用于测量所在位置上的平面位移量.通过对传感器的建模分析,确定了传感器的结构设计,并针对设计传感器的误差来源,研究了传感器与被洲表面的粘贴方式和误差修正方法.实验表明,设计的传感器能够实现毫米级形变范围内的应变测量要求,同时设计的传感器可以作为一个传感器节点,应用于无线传感的应变监测网络中.     

光纤光栅传感器的低频动态性能

通过对应变波的传播过程分析,研究了应变传感器在低频情形下的动态特性,理论上给出了应变波传递到裸光纤上的传播时间和速度,并计算了应变传感器的工作频率.     

光纤光栅应变传感器在仿真混凝土拱坝模型试验中应用

采用了一种基于两端夹持不锈铜管封装技术的光纤光栅应变传感器,利用万能试验机对该传感器进行了应变性能标定试验,研究了不同基体材料上传感器的应变灵敏特性.测试结果与理论结果吻合较好.将埋入武光纤光栅应变传感器应用到仿真混凝土拱坝的抗震安全性分析试验中.试验结果表明,基于两端夹持封装技术的光纤光栅传感器具有良好的灵敏度、低噪...     

光纤Bragg光栅传感器测试技术研究进展与展望(Ⅱ):位移、加速度、索力、钢筋锈蚀、裂缝测试

综述了土木工程中用于结构应变和温度测试的各种光纤Bragg光栅传感器的研究现状,对其存在的问题进行了分析并指出其发展方向.从传感器制作方面分类介绍了管式、基片式和嵌入式封装应变传感器,增敏型和不受应变干扰的温度传感器,应变和温度同时测量传感器的最新成果.并概括了各种传感器的基本原理,总结了其优点和不足.通过对光纤光栅传感器特点和土木工程结构测试需求的综合分析,指出光纤光栅传感器在混凝土中的埋入技术及光纤光栅传感器的实用性、在结构中的优化布置、耐久性和长期稳定性等问题还需要进一步研究.     

光纤Bragg光栅传感器测试技术研究进展与展望(I):应变、温度测试

综述了土木工程中用于结构应变和温度测试的各种光纤Bragg光栅传感器的研究现状,对其存在的问题进行了分析并指出其发展方向.从传感器制作方面分类介绍了管式、基片式和嵌入式封装应变传感器,增敏型和不受应变干扰的温度传感器,应变和温度同时测量传感器的最新成果.并概括了各种传感器的基本原理,总结了其优点和不足.通过对光纤光栅传感器特点和土木工程结构测试需求的综合分析,指出光纤光栅传感器在混凝土中的埋入技术及光纤光栅传感器的实用性、在结构中的优化布置、耐久性和长期稳定性等问题还需要进一步研究.     

弯曲力矩对EFPI光纤传感器输出应变的影响

为了确定弯曲力矩对EFPI光纤传感器输出的影响,制作了将光纤传感器埋入其中间层的复合板试件,并对试件进行三点弯曲试验,得到了弯曲力矩与光纤传感器输出应变之间的关系。随后,用显微镜对复合板的横截面进行观察,确定光纤传感器的埋入位置。对光纤传感器的埋入位置偏离复合板中间层的试件,运用有限元应变分析法(FEM)计算其应变值。实验结果表明,当光纤传感器的埋入位置偏离复合板中间层时,光纤传感器的应变大于计算值,说明弯曲力矩影响光纤传感器的测试性能。     

织物应变传感器的性能指标及评价方法

基于相关的国家标准,类似工业产品以及其用途对织物应变传感器的性能指标进行评价,采用松弛时间和反应时间作为评价大应变型传感器的指标.并给出关键性能的评价方法,这些评价方法也适用于其它类型的织物应变传感器.基于这些评价方法,对新开发的织物应变传感器进行了测试,结果表明,该传感器能在20%的应变范围内稳定工作,同时具有高灵敏度(应变系数约43),低滞后(6.25%),相对短的松弛时间和反应时间,以及良好的重复性和线性度.该传感器有望在医用、运动服装以及康复治疗等方向得到应用.     

光纤光栅应变传感器的温度补偿

为建立经过钢套筒封装后的光纤光栅应变传感器的温度补偿方法,从封装传感器的微观结构出发,利用光栅与封装套筒在界面上力学作用机理推导出封装传感器的波长变化与环境温度、应变变化值之间的关系式.给出了应变传感器进行应变测量时的温度补偿公式与工程实施方案.室内的标准实验证明:对于封装的应变传感器进行应变测量时,采用建立的温度补偿公式与实施方案能够正确剔除温度影响,得到真实的应变值,如果采用传统的裸光栅温度补偿方法在温度变化幅度较大情况下将导致严重的系统测量误差.     

基于光纤光栅传感器的混凝土梁应变检测

介绍了一种基于光纤光栅传感原理的光纤应变传感器和其测量混凝土内部应变的原理。采用GSYD-B型光纤光栅应变测量仪,利用FBG对混凝土内部应变进行了测量。通过加载条件下与应变片对比试验,验证了光栅传感器具有良好的可靠性。结果表明,这种新型光纤传感器显示了良好的传感性能,能够监测混凝土内部应变状态,发挥出成活率高、绝对值测量和寿命长等优势。     

拱形应变传感器的优化设计

通过理论分析、数字模拟及试验研究探讨拱形应变传感器输出灵敏度的影响因素及其影响规律.研究结果表明:拱形应变传感器拱顶的开槽、拱轴线形、拱高、拱跨及截面尺寸为其输出灵敏度主要影响因素,其中拱顶开槽的影响最为显著.依据各因素影响程度的不同,得到了拱形应变传感器的最优尺寸,拱的净跨为100 mm,拱高为17 mm,据此制作出拱形应变传感器实物.将所制作的拱形应变传感器以电阻式应变片进行输出灵敏度的标定并试验验证其适用性,实践表明所设计的拱形应变传感器可重复使用并且具有较高的输出灵敏度.     

电阻式应变传感器的设计与研制

电阻式应变传感器的设计与研制胡鉴安，秦毅，沈承良根据作者在开发ＤＹＣ－１型电阻式应变传感器的实践，介绍了该传感器的结构特点、设计原理与应用范围．电阻式应变传感器的设计与研制@胡鉴安，秦毅，沈承良...     

孔径尺寸对CCFPI传感器应变动态范围的影响

近年来提出的同轴电缆法布里-珀罗干涉传感器(Coaxial cable Fabry-Perot interferometer,CCFPI)是一种新型的大应变测试元件。目前,相关学者已对该传感器的传感机理和感知性能进行了初步研究。CCFPI传感器反射点处的孔径尺寸可以改变传感器的机械强度,进而影响其应变测试范围。首先阐释了CCFPI传感器的传感机理,然后从单轴拉伸实验出发,结合力学分析,对不同孔径下的传感器进行了应力、应变的测试与分析,得出应变量程随孔径尺寸变化的规律,并为传感器的合理制作提供了理论参考。     

基于FBG传感器的三维空间应变监测

目的研究基于光纤布拉格光栅(FBG)传感器的三维空间应变监测方法,实现FBG传感器对测点三维空间应变状态的监测.方法根据空间直角坐标系建立立方体框架,在框架内特定的方向上布设6个FBG应变传感器与1个FBG温度传感器形成三维空间FBG传感体.在所有传感器协同工作下,对测点的三维空间应变与温度进行监测.结果给出了基于FBG传感器的三维空间主应变,最大切应变及任意方向正应变的计算方法,并且根据该计算方法在Lab VIEW平台下开发了三维空间应变监测与分析系统.结论根据本监测方法制作的三维空间FBG传感体可以应用在房屋、桥梁、道路、大坝、雕塑等结构的监测当中.该传感体与相应的解调设备和所研发的应变监测与分析系统构成了完整的三维空间应变监测体系.     

基于银纳米粒子/聚酰胺酸复合结构的柔性应变传感器

随着人们对柔性电子设备的需求不断增加,如何制备高性能的柔性应变传感器引起了学界的广泛关注,但至今柔性应变传感器很难兼顾高灵敏度和宽应变范围。为解决上述问题,采用聚合物金属化的方法制备了基于银纳米粒子(Ag nanoparticles, Ag NPs)/聚酰胺酸(polyamic acid, PAA)复合结构的柔性应变传感器,用于同时监测细微扰动和宽应变的情况。其敏感层为将Ag NPs嵌合于PAA内的复合薄膜,所制备的Ag NPs/PAA应变传感器的最高灵敏度为10.96,应变范围为1%～11%。通过8 000次拉伸/释放测试,结果表明该传感器具备高耐久性和高稳定性。所制备的多组传感器在相同的制备工艺下,表现出较好的一致性和可重复性。     

应变片检测方法的低通特性

对应变片检测方法的动态特性进行研究,了解其获得试件高频率域动力学特性的可行性.通过建模并定性分析,表明应变传感器系统具有低通特性.比较由试验获得的振动加速度传感器信号和应变传感器系统信号在时域、幅值域、频域三域中的差异,证明应变传感器系统具有低通特性.因此,使用应变传感器系统检测高频动态信号,高频信息将被衰减,大部分频谱信息将被丢失.     

碳纳米管柔性应变传感器在智能纺织品中的应用

智能纺织品不仅拥有日常穿着的所需功能,而且兼具智能性,柔性纺织材料的选择是当前纺织材料研究的重点。在柔性材料中,碳材料是制备柔性应变传感器的理想材料之一。以碳纳米管为柔性材料制备的柔性应变传感器在智能纺织品中的应用为研究内容,从碳纳米管的结构组成、性质及其应用等方面,介绍碳纳米管柔性应变传感器的研究现状;从材料选择、制备方法、性能测试及应用等方面,阐述以碳纳米管纤维和碳纳米管薄膜为柔性材料制备的柔性应变传感器的特性和功能;从制备难点、生产成本、实际应用效果等方面,对碳纳米管柔性应变传感器的优缺点进行评述。研究认为,在大应变下具有高灵敏度将是今后碳纳米管柔性应变传感器研究的方向。     

基于内嵌光纤栅技术的钢筋混凝土梁自振频率监测试验研究

推进单一传感器多功能化发展是结构工程监测技术领域中新的研究热点之一。本文通过对以内嵌光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变传感器的钢筋为受力筋的钢筋混凝土小梁进行ABAQUS模态分析、人工激励试验和抗弯试验,探究内嵌于钢筋的FBG应变传感器监测钢筋混凝土梁未加载和损伤状态下的自振频率方案的可行性。结果表明：通过人工激励试验获得的未加载试验梁的自振频率约为37.43Hz,与ABAQUS有限元模态分析结果38.366Hz和理论计算得出的试验梁横向振动一阶自振频率理论计算结果36.167Hz基本一致,误差不超过2.5%;在抗弯试验中,试验梁出现破损后FBG应变传感器仍能够稳定监测到结构的自振频率,在试验全过程中,FBG应变传感器能实时监测钢筋的应变变化情况,实现了用内嵌于钢筋的FBG应变传感器同时进行结构自振频率监测和应变监测的目的。     

基于梁板检测的光纤传感器协同变形研究

光纤传感技术以其良好的耐久性和稳定性被广泛应用于道路工程和桥梁工程的健康监测中。通过对光纤传感技术在桥梁检测中的技术原理、方法优势进行研究,发现由于光纤传感器本身模量突变的原因,采集的信息与结构面的真实信息存在较大差异。因此对检测结构面与光纤传感器之间的协调变形性能的研究成为应用的前提和基础。通过ABAQUS建立变形评价的数值模拟模型,对沥青混凝土梁板结构中应变值与光纤传感器的实测应变比较,得出了光纤光栅应变传感器实测应变的有效性,为光纤传感器应用奠定理论基础。     

基于电阻应变测试技术的称重应用

随着科学技术的不断发展,由电阻应变传感器制作的电子衡器获得了广泛的应用。讨论电子应变测试技术的基本原理、应用及补偿技术对称重传感器的发展具有重要意义。