应用FBG传感器测量高性能混凝土梁养护早期性能

在高性能混凝土构件无载荷养护早期,混凝土较大的自生收缩和温度变形在混凝土结构内部产生微裂纹将对高性能混凝土结构的耐久性产生不可忽视的影响。运用光纤布拉格光栅（FBC）埋设型传感器成功检测了高性能混凝土梁构件在其无载养护早期的应变和温度变化。由于布拉格光栅同时感应温度变化和应变,因此需要设置FBG温度传感器来补偿应变传感器的温度影响。FBG双传感器成功检测了高性能混凝土梁构件的早期变形性能和温度变化,试验结果表明高性能混凝土梁在养护早期无载阶段的自收缩变形比较大,浇注养护18h达到430με的最大值,同时分析了减水剂用量对高性能混凝土早期变形性能的影响。     

光纤光栅的缓粘结预应力混凝土结构监测

为了解缓粘结预应力混凝土结构内部混凝土应变变化规律,采用光纤光栅健康监测系统对沈阳市文化艺术中心的音乐厅主体结构内部温度和应变的变化情况进行了监测.光纤光栅传感器的布设过程中采用了一系列措施来保护传感器本身以及信号传输线路,光纤光栅传感器体现了良好的存活率.温度监测结果显示:混凝土浇筑后硬化过程中构件内部温度均在0℃以上,养护期完成后混凝土温度基本与外部环境一致.应变监测结果显示:位于23.2 m和25.6 m的缓粘结预应力悬挑梁应变变化规律基本一致,预应力柱拆模前后压应变变化较大.     

桥梁内部预应力钢绞线应变的长久监测与分析

重点研究应用埋入式光纤光栅传感器对正在施工中桥梁的预应力钢绞线应变进行跟踪监测的测试方法，分析温度、横向应变等多种因素对测量结果有效性的影响，同时考察了预应力钢绞线在复杂施工环境中的力学行为．研究发现在温度变化较大时应该对测量结果进行温度补偿，同时在非均匀横向应变场作用下光纤光栅不再遵循布拉格条件，对此应做进一步的研究分析，试验结果表明光纤光栅传感器具有易埋入、抗干扰能力强、可对应变进行绝对测量等优点，非常适合于结构内部健康的长期监测。     

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。     

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.     

电气设备用光纤光栅温度在线监测系统

温度在线监测对电气设备的稳定、安全运行具有非常重要的意义。本文介绍基于光纤光栅温度传感技术的电气设备在线监测系统,详细描述了系统中光纤光栅温度传感器,多通道型光纤光栅波长解调仪表以及上位机监测平台。该系统在35kV高压开关柜内对触点温度进行现场测试,获得了良好的试验结果。     

基于薄壁应变筒的光纤布拉格光栅压力传感器

综述光纤布拉格光栅的传感机理，研制基于薄壁应变筒的光纤布拉格光栅压力传感器。该传感器力灵敏度高，同时又能实现温度补偿；其结构简单，易干工业化生产。对静态特性实验研究结果表明，该传感器系统具有比常规的压力传感器更优越的性能，     

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。     

基于均匀光纤光栅F-P腔温度传感器的设计

论述了均匀长周期光纤光栅和布拉格光纤光栅的反射特性,提出用均匀长周期和布拉格光纤光栅形成F-P腔,给出了F-P腔的反射率公式,用Matable计算了F-P腔中心反射波长随温度的变化,并用实验进行了测量．设计出用均匀光纤光栅F-P腔作为传感元件的温度传感器系统,并对温度变化进行了测量．结果表明,均匀光纤光栅F-P腔的中心反射波长与温度具有良好的线性关系,传感器系统的温度测量误差在±0．4℃以内．     

双光纤布拉格光栅温度和应变传感研究

在对光纤布拉格光栅温度和应变传感原理分析的基础上，构建了一种易于实用化的，能够实现温度和应变双参量同时区分测量的双光纤布拉格光栅传感器结构，并建立了其传感模型，从而解决了光纤布拉格光栅传感器进一步发展的关键问题，即温度、应变交叉敏感问题．最后，在现有的实验条件下设计了该模型的传感实验系统．实验结果表明，当被测温度变化在10～65℃，轴向应变在50με～350με范围内时，测量结果与实际值很接近，从而证明了双光纤布拉格光栅结构传感模型的正确性，并为其深入研究和实用化奠定了一定的理论和实验基础．     

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。     

光纤光栅传感器对预应力锚索的受力监测

预应力锚索的受力状态监测特别是锚索内应力分布的监测是目前工程领域一大难题。本文提出将准分布式光纤布拉格光栅（FBG）内嵌至锚索材料-钢绞线中心丝的技术,以实现对其受力状态及应力分布进行监测。基于此技术,结合FBG监测原理和锚索锚固理论,以锚索锚固长度、FBG布设位置及数量为主要变化参数,设计了FBG自感知钢绞线材料并将其浇筑于钢管内作为锚索模型试件;并对FBG自感知钢绞线材料进行张拉标定试验和钢管锚索拉拔试验。张拉标定试验表明,内嵌于钢绞线中心丝材料中的准分布式FBG传感器成活率为100％,应变灵敏度集中在0.0012,应变-波长的拟合度皆超过0.999。拉拔试验结果表明,内嵌式FBG传感器可有效监测全长粘结型锚索轴力分布规律;且传感器可实现对锚固段、自由段应力传递规律的定点监测;为锚索浇筑长度的设计、张拉应力的补充提供了计算依据。     

智能CFRP加固RC梁荷载效应模拟与测评

将布拉格光栅光纤（FBG）传感器固化于碳纤维复合材料（CFRP）试件中，构成智能CFRP，试验结果表明：FBG传感器与CFRP相容性良好；FBG传感器与传统电阻应变片具有理想线性关系，FBG的应变传感特性精确稳定．制备4根CFRP加固RC实验梁，并在受拉钢筋、压区混凝土及底部加固CFRP中预置了FBG传感器．根据FBG传感原理、钢筋混凝土理论和Ansys有限元软件编制RC梁荷载效应模拟程序．对实验梁进行弯曲加载实验．根据置入CFRP中FBG传感器的监测应变值，应用有限元模拟计算程序得到梁实时模拟荷载及诸项荷载效应模拟值．结果表明：受拉钢筋与压区混凝土实时模拟应变与传感器实测应变相符合，模拟挠度与实测挠度也相符合，模拟实时荷载与实际荷载基本一致．从而达到集加固与测评双重功能于一体的目的。     

差动式传感器在大跨度混凝土斜拉桥监测中的应用

介绍了大跨度混凝土斜拉桥监测的现状、差动式传感器的工作原理,以及应变及温度监测方案的确定原则.作为工程实例,以某刚建成大跨度混凝土斜拉桥为背景,给出了大桥某天24小时的应变及温度监测结果,最后对差动式传感器的性能进行了分析.     

新型自温补FBG锚杆测力计研制优化及应用

 针对现有锚杆端部载荷监测仪器无法满足岩土工程长期监测及数据远距离传输的现状,基于光纤光栅轴向应变特性,提出一种结构简单、自带温补并适用于工程测量的新型FBG 锚杆测力计.通过SolidWorks 2012 有限元仿真软件,分析锚杆测力计在外界压力下的轴向应变分布,进一步优化设计传感器内部结构,提高传感器的应变传递系数.理论计算得该锚杆测力计压力敏感光栅中心波长的变化量Δλ_B与外界压力F 之间的对应关系为Δλ_B=9.4735·F.性能实验数据表明该传感器线性度大于0.99,压力测量分辨率为0.093 kN,压力敏感系数K 为10.7 pm/kN.将该FBG 锚杆测力计应用于某煤矿巷道,现场测试数据证实该传感器可以实时的监测围岩压力变化,满足井下复杂测量坏境的需求,实用性较强.     

光纤布拉格光栅在结构应变监测中的应用研究

在实际工程结构的健康监测中,需要采集、处理大量的应变、温度等信息以提取各种健康监测所需的特征参量。为了有效监测结构的应变,利用光纤布拉格光栅（FBG）作为主要的传感元件,结合欧几里德最小距离算法等模式识别技术设计了结构应变监测系统,并利用该系统对壁板结构的应变分布情况进行了实际测试。实验结果表明,该系统能够较好实现对壁板结构的应变分布情况进行监测。     

基于光纤光栅的变压器绕组温度监测系统

针对传统测温方法对变压器绕组温度监测效果不很理想的问题,设计了基于光纤光栅的变压器绕组温度监测系统,分析了光纤光栅传感原理,并对监测系统进行了硬件和软件的设计,利用搭建的试验光路,对监测系统进行了测试,试验结果表明采用光纤光栅作为温度检测器件,能够对变压器绕组温度进行精确测量。     

早龄期混凝土板温度应力以及抗裂计算

通过对早龄期混凝土内温度场的监控,采用差分法来计算其温度应力,绘制出其应力成长曲线;对早龄期混凝土取芯,测出其弯拉强度,作为抗裂限值。将早龄期混凝土的温度应力与强度对比,以此来确定混凝土开裂规律。根据温度监控曲线,确定出混凝土内温差过大的时间段,以此来采取相应的工程措施进行防范。     

混凝土水灰质量比与其早期收缩关系的研究

研究早龄期收缩对于解决混凝土工程,尤其是高性能混凝土的早期开裂具有重要意义.采用新研制的非接触式微位移传感器法对不同水灰质量比的混凝土从成型6 h到3 d龄期内的自收缩、单面干燥条件下的总收缩进行测量,同时监测混凝土试件内部温度变化.结果表明:随着水灰质量比的降低,混凝土的自收缩、干燥条件下的总收缩及自收缩在总收缩中所占比例都明显增加,早期自收缩与水灰质量比的关系呈二次曲线关系;当水灰质量比较低时,早龄期的混凝土因表面干燥引起的水分散失会在一定程度上阻碍水泥水化进程,因而这时的总收缩并不是干燥收缩与自收缩的简单叠加.