光纖傳感器的工程應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)00694new

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1、光器件中文核心期刊光纖傳感器的工程應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)陳繼宣，龔華平，張?jiān)谛ㄖ袊?guó)計(jì)量學(xué)院光學(xué)與電子科技學(xué)院，杭州310034）摘要：對(duì)光纖傳感器的應(yīng)用概況進(jìn)行了詳細(xì)綜述，總結(jié)比較了幾種成熟的光纖傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)隧道的具體應(yīng)用，提出了一套點(diǎn)面結(jié)合的綜合技術(shù)解決方案。指出了目前光纖傳感器在工程應(yīng)用上急需解決的一些問(wèn)題及其發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：光纖傳感器；光纖光柵；安全監(jiān)測(cè)中圖分類號(hào)：TP212.14文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1002-5561（2009）10-0038-03Developmentandengineeri

2、ngapplicationsofopticalfibersensorCHENJi-xuan,GONGHua-ping,ZHANGZai-xuan(CollegeofOptical&ElectronicScienceandTechnology,ChinaJiliangUniversity,HangzhouZhejiang310034,China)Abstract:Theapplicationsoftheopticalfibersensorsarebroadlydiscussed.Andtheadvantagea

3、nddisadvan-tageofsomematureopticalfibersensorsarecompared.Inaccordancewiththespecificapplicationsoftunnel,theintegratedpoint-and-spheretechnologicalsolutionisdescribed.Theproblemsneedtobesolvedinengi-neeringapplicationatpresentisproposedandthedevelopmentofo

4、pticalfibersensorisdiscussed.Keywords:opticalfibersensor,opticalfibergrating,safetymonitoring0引言1應(yīng)用與發(fā)展概況近10年來(lái)公路交通基礎(chǔ)建設(shè)迅速發(fā)展，隧道和[5]首先提出1989年美國(guó)布朗大學(xué)的Mendez等人橋梁工程的建設(shè)規(guī)模大，環(huán)境條件復(fù)雜，建設(shè)速度快，了將光纖傳感器用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和建筑檢測(cè)的所以對(duì)其長(zhǎng)期運(yùn)行的安全性必須進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，才能可能性。之后，美國(guó)、加拿大、英國(guó)、德國(guó)、日本、瑞士等有效預(yù)防安全事故的發(fā)

5、生，避免造成生命和財(cái)產(chǎn)的重國(guó)，紛紛將光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于橋梁等建筑物的安全大損失。公路隧道和橋梁的地質(zhì)災(zāi)害不僅影響公路交監(jiān)測(cè)。加拿大卡爾加里附近的BeddingtonTrail大橋是通的安全，造成生命和財(cái)產(chǎn)的損失，而且影響經(jīng)濟(jì)的最早使用光纖光柵傳感器進(jìn)行測(cè)量的橋梁之一，16個(gè)快速穩(wěn)定發(fā)展。公路隧道和橋梁發(fā)生的災(zāi)害主要包括光纖光柵傳感器貼在預(yù)應(yīng)力混凝土支撐的鋼增強(qiáng)桿隧道局部的坍塌、滲漏以及火災(zāi)，橋梁局部裂縫、崩塌和炭纖復(fù)合材料筋上,對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)[6]。等。傳感技術(shù)是這些工程安全監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)和支柱。而199

6、9年夏,在美國(guó)新墨西哥LasCruces10號(hào)州際高隨著工程難度和環(huán)境條件日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)的傳感技術(shù)速公路的一座鋼結(jié)構(gòu)橋梁上，安裝了120個(gè)光纖光柵已愈來(lái)愈顯示出它的局限性，如抗干擾能力和抗惡劣傳感器，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)在一座橋梁上使用光纖光柵傳感環(huán)境能力差，長(zhǎng)期穩(wěn)定性差，難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)非電、大容器最多的紀(jì)錄[7]。德國(guó)的GFZPotsdam開發(fā)的光纖光量、遠(yuǎn)程分布式、數(shù)字化監(jiān)測(cè)等。光纖傳感技術(shù)正是在柵應(yīng)變傳感器用于探測(cè)巖石構(gòu)成和巖石工程(包括隧這種背景下，自20世紀(jì)70年代初誕生以來(lái)，就受到道、洞穴、坑道、深層地基)的

7、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)應(yīng)變，開發(fā)的了世界范圍內(nèi)的廣泛重視，并取得了持續(xù)和快速的發(fā)光纖光柵地震成像系統(tǒng)用于地下煤礦坑道的安全監(jiān)展，成為這些大型工程安全監(jiān)測(cè)的首選傳感器。因此，測(cè)等等。歐洲的STABILOS計(jì)劃中開發(fā)的光纖光柵傳近年來(lái)光纖傳感器逐漸的代替了電阻應(yīng)變片傳感器，感系統(tǒng)用于對(duì)瑞士的Mont-Terri隧道和礦井主梁的在大型土木工程中獲得了廣泛的應(yīng)用[1-4]長(zhǎng)期靜態(tài)位移監(jiān)測(cè)等。近年來(lái)，以加拿大渥太華大學(xué)。和瑞士聯(lián)邦工學(xué)院為代表的分布式布里淵光纖傳感收稿日期：2009-05-25。技術(shù)(BOTDA/BOTDR)成為研

8、究的熱點(diǎn)[8,9]基金項(xiàng)目：浙江省科技廳重大科技專項(xiàng)(編號(hào)：2008C13041-1)資助。，廣泛應(yīng)用于作者簡(jiǎn)介：陳繼宣(1985-)，男，碩士生，主要研究方向?yàn)楣饫w傳感技術(shù)。石油管道、市政工程、電力電線等安全在線監(jiān)測(cè)。輧輶訛2009年第10期光器件陳繼宣，龔華平，張?jiān)谛汗饫w傳感器的工程應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)90年代初，我國(guó)開始了光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用研表1所示。每種光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn)不同，適用于不究。清華大