浅谈光纤传感器在土木工程方面的应用

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2016/10/17,#,浅谈光纤传感器在土木工程方面的应用,三方面内容,一,、,光纤传感器的,简介,二,、光纤传感器在国内外的应用,三,、土木工程中常用的光纤传感器,光纤传感器的结构及原理,1.,光纤的结构,:,光纤有两个同轴区，内区称为纤芯，外区称为包层而且内芯的折射率略大于包层的折射率。通常，在包层外面还有一层起支撑保护作用的套层。,纤芯,包层,涂覆层,护套,简介,2.光纤的原理,其根本原理是将光源的光经入射光纤送人调制区，光在调制区内与外界被测参数相互作用，使光的光学性质发生变化而成为被调制的信号光，再经出射光纤送入光探测器、解调器而获得被测参数。,传感型功能型传感器,传光型非功能型传感器,光纤传感器的特点,灵敏度高、响应速度快,抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质平安,测量速度快,信息容量大,适用于恶劣环境,光纤传感器的主要应用领域,由于光纤传感器具有如上所述的特点，可以用来解决许多传统传感器无法解决的测量问题，所以自从它问世以来，就被广泛地用于医疗、交通、电力、机械、石油化工、航空航天、地质和岩土工程等各个领域,。,光纤,传感器在土木工程中的,应用,1.,在国外的应用,2.,在国内的应用,1.,光纤传感器在国外的应用,裂纹探测与结构健康监测,应力、应变检测,振动检测,温度检测,腐蚀检测,2.,光纤传感器在国内的应用,在国内，我们将光纤传感器用于土木工程中起步较晚,但也取得了一些阶段性的成果。刘浩吾、杨朝晖用F-P光纤传感器对混凝土的应变测量进行了实验研究;蔡德所用斜交分布式光纤传感器技术对三峡古洞口面板堆石坝工程进行了现场实验,对其裂缝进行了检测。重庆大学黄尚廉、赵延超等人开展了一种新颖的光纤模域振动传感器,并构建了一种机敏桥面铺装结构,将其成功地用于虎门大桥桥面铺装结构模型实验中。,土木工程中常用的光纤传感器,1、强度调制光纤传感器,强度调制光纤传感器的根本原理是待测物理量引起光纤中的传输光光强发生变化，通过检测光强的变化实现对被测量的测量。在土木工程中，由于其粗放式特点，常用基于微弯的光模式强度调制传感器。其原理为光纤受压力后会改变弯曲度，使得一局部光逸出，即传导模变成了辐射模，导致光强发生变化，可以精确地把它与引起微弯的器件的位置及压力等物理量联系起来。,2、干预型光纤传感器,干预型光纤传感器的根本原理是通过被测能量场的作用，使光纤内传输的光波相位发生变化，从而产生干预，再用干预测量技术把相位变化转化为强度变化，检测出待测的物理量。,迈克尔逊干预传感器,马赫-泽德光纤干预传感器,3,、,光栅,传感器,光栅传感器的根本原理是在光纤芯内制成折射率周期分布的传感区,输入光在这个区域内反射,反射信号的波长随折射率变化的周期和大小而变化。通过光谱分析仪对光波长的检测就可以获得待测量,谢谢大家,