光纖bragg光柵是一種性能優(yōu)良的敏感元件,利用其研制出了基于碳纖維復(fù)合材料(cfrp)封裝的用于測量混凝土內(nèi)部應(yīng)變的fbg應(yīng)變傳感器。同時(shí)分析了傳感器軸向應(yīng)變分布與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系。通過等強(qiáng)度梁上的校準(zhǔn)試驗(yàn),得到了傳感器的靜態(tài)性能指標(biāo);通過霍普金森壓桿上的沖擊試驗(yàn)研究了傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,試驗(yàn)表明:fbg應(yīng)變傳感的器線性度≤1%,埋入混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的光纖光柵傳感器能夠真實(shí)的響應(yīng)混凝土內(nèi)的應(yīng)變值,因此傳感器可用于實(shí)際工程中混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)應(yīng)變的測試。

研究了光纖bragg光柵封裝工藝,提出并實(shí)現(xiàn)了兩種封裝光纖bragg光柵傳感器:工字型鋼管封裝光纖bragg光柵應(yīng)變傳感器及鋼管封裝光纖bragg溫度傳感器。研究了傳感器的埋設(shè)工藝,采用金屬絲固定法、鋼管抽出法兩種方法進(jìn)行了埋設(shè)。將它們埋入到鋼筋混凝土梁中,實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土的拉、壓應(yīng)變及溫度的測量。結(jié)果顯示,在試驗(yàn)梁彈性階段,可以較為準(zhǔn)確的監(jiān)測混凝土應(yīng)變。

將應(yīng)變傳感器埋入混凝土軸心受壓柱當(dāng)中,測出了混凝土柱受壓至破壞所產(chǎn)生的應(yīng)變變化,通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),傳感器的封裝材料與光柵之間、傳感器與混凝土柱之間的協(xié)調(diào)性比較好,因此可將該種傳感器應(yīng)用于混凝土構(gòu)件使用過程中的監(jiān)測。

編號(hào)：第頁共頁 項(xiàng)目名稱合同段 施工單位 隧道名稱溫度監(jiān)測日期 測量時(shí)間頻率值標(biāo)定系數(shù)溫度計(jì)算應(yīng)變值 （t）f(hz)k修正系數(shù)a修正值b(με) tyb1 tyb2 tyb3 tyb4 tyb5 tyb1 tyb2 tyb3 tyb4 tyb5 tyb1 tyb2 tyb3 tyb4 tyb5 測量計(jì)算技術(shù)主辦項(xiàng)目主管 備注 初測頻率 復(fù)核 注：同一斷面儀器按照順時(shí)針方向編號(hào),編1～5號(hào)。 監(jiān)測單位 f0(hz) 檢查結(jié)論： 監(jiān)理意見: 混凝土應(yīng)變監(jiān)測記錄表 施檢表（102） 監(jiān)理單位 樁號(hào) 測點(diǎn)編 號(hào) 126

根據(jù)前期對(duì)埋入混凝土立方體模塊中的壓電陶瓷應(yīng)力及溫度特性,提出了一種旨在監(jiān)測混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部靜應(yīng)力及溫度的壓電埋入式應(yīng)力溫度傳感器。該傳感器以混凝土為基底材料,以壓電陶瓷為敏感單元,通過測量壓電材料中等效電路參數(shù)來反映混凝土結(jié)構(gòu)中的靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力及溫度變化。同時(shí),提出了一種新的方法來減小在傳感器工作工程中由于應(yīng)力-溫度交叉?zhèn)鞲袑?dǎo)致的測量誤差。該方法利用埋入混凝土中壓電陶瓷材料特征頻率對(duì)溫度敏感而對(duì)應(yīng)力不敏感的特性來修正等效電路參數(shù)的測量值。實(shí)驗(yàn)表明,這種方法可以將測量誤差降低到5%以內(nèi),提高了測量的可靠性。為提高測量系統(tǒng)的通用性,并降低儀器系統(tǒng)的成本,建立了基于虛擬儀器方法的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集、處理和分析傳感器后端儀器系統(tǒng)。該系統(tǒng)集傳感器標(biāo)定、初始化、數(shù)據(jù)采集及結(jié)果顯示為一體,能夠高效地完成大量實(shí)際工程應(yīng)用的需要。通過將該測量系統(tǒng)移植到筆記本電腦,還可以完成野外作業(yè)。

壓電埋入式混凝土應(yīng)力及溫度傳感器 陳雨，文玉梅，李平，田卉 (1．重慶大學(xué)光電工程學(xué)院，重慶400044；2．光電技術(shù)及系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400044) 1引言 混凝土結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測主要包括缺陷損傷檢測和應(yīng)力應(yīng)變檢測。其中應(yīng)力應(yīng)變檢測由于混凝土結(jié)構(gòu)組成成 分復(fù)雜顯得較為困難，常用的檢測方法包括有損和無損檢測兩種。實(shí)際工程中廣泛使用的是能保證結(jié)構(gòu)完整性 的無損檢測方法，如將應(yīng)變片或者光纖傳感器埋人混凝土結(jié)構(gòu)中。對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)來說，壓電陶瓷還具有抗腐蝕 和抗高應(yīng)力的特點(diǎn)。已經(jīng)有研究嘗試將壓電陶瓷埋入混凝土結(jié)構(gòu)中形成壓電陣列傳感網(wǎng)絡(luò)來完成結(jié)構(gòu)健康檢測。 在前期工作中，我們提出一種通過測量壓電陶瓷的特性參數(shù)在應(yīng)力作用下的變化來反映混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力變 化的壓電機(jī)敏混凝土模塊。研究表明埋入混凝土中的壓電陶瓷的等效電路參數(shù)對(duì)應(yīng)力的響應(yīng)具有近似的線性特 性，可以通過測量等效電路

混凝土結(jié)構(gòu)埋入式傳感器的耐久性研究

　2005年第24卷第5期　　　　　　　　　　傳感器技術(shù)(journaloftransducertechnology) 應(yīng)變式負(fù)荷傳感器補(bǔ)償方法的研究 徐景波 1,2 (1.承德石油高等專科學(xué)校,河北承德067000; 2.合肥工業(yè)大學(xué),安徽合肥230009) 摘　要:針對(duì)負(fù)荷傳感器出口以及大批量應(yīng)用中存在的標(biāo)準(zhǔn)化及長期穩(wěn)定性等問題,研究了應(yīng)變式負(fù)荷 傳感器的補(bǔ)償方法,設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)化補(bǔ)償電路。應(yīng)變式負(fù)荷傳感器的輸入/輸出阻抗、額定輸出、零點(diǎn)輸出溫 度影響與額定輸出溫度影響均從0.05級(jí)以下提高到0.02級(jí),標(biāo)準(zhǔn)化滿足同型號(hào)完全互換和出口的要求, 長期穩(wěn)定性也得到了顯著提高。 關(guān)鍵詞:應(yīng)變式負(fù)荷傳感器;補(bǔ)償電路;補(bǔ)償方法 中圖分類號(hào):tp212.12　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:b　　　文章編號(hào):1000

電阻應(yīng)變式傳感器是將電阻應(yīng)變計(jì)(應(yīng)變片)粘貼在彈性體上,當(dāng)彈性體受外力(拉力或壓力)作用產(chǎn)生形變時(shí),電阻應(yīng)變計(jì)將變形轉(zhuǎn)換成電量輸出,通過相應(yīng)的測量儀表檢測出這個(gè)與外加重量一定比例關(guān)系的電量,從而測出質(zhì)量。傳感器技術(shù)是實(shí)現(xiàn)測試與自動(dòng)控制的重要環(huán)節(jié)。本文在闡述了電阻應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)、原理、特性,進(jìn)行了探討。

第二章電阻應(yīng)變式傳感器

分析混凝土應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測資料,可以有效地了解相應(yīng)結(jié)構(gòu)物的受力性態(tài)及其安全狀況。利用某水電站工程廠房壩段安裝的五向應(yīng)變計(jì)組施工期監(jiān)測資料,基于matlab計(jì)算及繪圖程序,運(yùn)用變形法計(jì)算混凝土的應(yīng)力,綜合分析廠房壩段設(shè)計(jì)監(jiān)測斷面混凝土的應(yīng)力狀況。

在已有的應(yīng)變傳遞模型的基礎(chǔ)上,經(jīng)過分析得到了影響埋入式聚合物光纖傳感器應(yīng)變傳遞的主要因素:中間黏貼層模型參數(shù)、中間黏貼層厚度、光纖傳感器長度和中間黏貼層泊松比。通過對(duì)各影響參數(shù)進(jìn)行分析,得到了它們與平均應(yīng)變傳遞率的關(guān)系。結(jié)果表明,聚合物光纖傳感器在瞬時(shí)響應(yīng)下的平均應(yīng)變傳遞率隨著中間黏貼層kelvin單元的彈性模量增大而增大,隨著中間黏貼層厚度的增大而減小,隨著傳感器長度增大而增大;在準(zhǔn)靜態(tài)響應(yīng)下的平均應(yīng)變傳遞率隨著中間黏貼層彈簧單元的彈性模量增大而增大,隨著中間黏貼層厚度的增大而減小,隨著傳感器長度增大而增大;中間黏貼層泊松比對(duì)平均應(yīng)變傳遞率影響很小,可以忽略。

基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)可檢測長距離光纖沿線的分布式應(yīng)變和溫度,非常適用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。但如何保證傳感光纖在鋪設(shè)及后期監(jiān)測過程中的安全性是其應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。介紹了一種新型埋入式長距離光纖傳感器的研制方法,首先在結(jié)構(gòu)施工過程中根據(jù)監(jiān)測網(wǎng)設(shè)計(jì)預(yù)埋微管,再通過氣吹技術(shù)將傳感光纖鋪設(shè)至微管內(nèi)部,最后利用真空輔助灌漿技術(shù)將水泥凈漿灌入微管以固定傳感光纖。通過理論分析和實(shí)驗(yàn)研究分別對(duì)影響該光纖傳感器性能的填充層厚度、微管物理特性等因素進(jìn)行了分析研究。分析結(jié)果表明埋入式長距離光纖傳感器應(yīng)變測量精度隨外徑減小、微管彈性模量增大而提高。標(biāo)定試驗(yàn)結(jié)果表明各傳感器工作性能和理論分析結(jié)果一致,均能準(zhǔn)確感應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)變信息。

提出了一種用光纖傳感器陣列監(jiān)測建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)變的方法。并且應(yīng)用了多模光纖傳感器和fbg傳感器,使測試結(jié)果更可靠。設(shè)計(jì)了用fbg傳感器陣列監(jiān)測500m空間范圍的系統(tǒng),使分辨率達(dá)1.6με。同時(shí)討論了光纖傳感器的封裝與貼置方法。

采用gsydb型光纖光柵應(yīng)變測量儀,利用bragg光柵,對(duì)混凝土梁內(nèi)部的應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行測量,給出混凝土梁構(gòu)件在自重條件下內(nèi)部應(yīng)變的發(fā)展趨勢,并通過計(jì)算得出應(yīng)變與溫度有良好的相關(guān)性,符合混凝土熱脹冷縮客觀規(guī)律,同時(shí)通過在加載條件下與應(yīng)變片對(duì)比試驗(yàn),驗(yàn)證了光柵傳感器具有良好的可靠性。結(jié)果表明,這種新型光纖傳感器顯示了良好的傳感性能,能夠監(jiān)測混凝土內(nèi)部應(yīng)變狀態(tài),具有試件埋設(shè)成活率高、絕對(duì)值測量和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

多模光纖微彎應(yīng)變傳感器研究(精)

低應(yīng)變基樁檢測中傳感器及激振技術(shù)——基樁低應(yīng)變檢測中傳感器的選擇及安裝技術(shù)、激振技術(shù)直接關(guān)系到測試結(jié)果準(zhǔn)確與否。本文根據(jù)波動(dòng)理論及從事樁檢測的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),重點(diǎn)探討低應(yīng)變基樁檢測中傳感器技術(shù)及激振技術(shù)。

針對(duì)纜索局部埋植傳感器測試索力的特殊要求,特制光纖光柵應(yīng)變傳感器,傳感器封裝保證光纖光柵植入纜索的成活率,減敏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證纜索索力測試的大應(yīng)力監(jiān)測要求。針對(duì)應(yīng)變傳感器與鋼絲的2種連接方式,即傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)膠連接和特制的抱箍機(jī)械連接方式進(jìn)行了張拉性能測試。由標(biāo)定的傳感器力敏系數(shù)可知,在鋼絲產(chǎn)生5000×10-6的應(yīng)變變化下,光纖光柵實(shí)際中心波長變化不超過2900pm,達(dá)到了減敏效果,傳感器可以滿足大索力長期測試要求。

利用光在多模光纖中傳播時(shí),輸出光強(qiáng)對(duì)光纖的彎曲形變敏感的特性,制作一種新型的多模光纖應(yīng)變傳感器。分別在多模光纖的兩端焊接單模光纖以減少外界干擾對(duì)傳感系統(tǒng)的影響,并把多模光纖粘貼在一個(gè)弓形不銹鋼片上調(diào)節(jié)傳感器的響應(yīng)靈敏度。試驗(yàn)測得裝置的最大非線性度為2.9%,靈敏度為8.899μw/με(正向)。表明這種傳感器具有良好的應(yīng)變響應(yīng)特性。

在電力塔架橫擔(dān)長期運(yùn)營過程中,絕緣橫擔(dān)的應(yīng)力變化復(fù)雜。對(duì)橫擔(dān)應(yīng)力的實(shí)時(shí)監(jiān)測是保證塔架橫擔(dān)長期安全穩(wěn)定的一個(gè)重要因素。提出一種可以把橫擔(dān)主材所受應(yīng)力變化轉(zhuǎn)換成光纖bragg光柵(fbg)波長移位量的fbg應(yīng)變傳感器應(yīng)用于變電站的電力塔架上。根據(jù)鹽津變電站的氣候特點(diǎn),在塔架上下桁架主材表面中心處安裝4只應(yīng)變傳感器。針對(duì)2011年2月份的氣候條件,應(yīng)變監(jiān)測范圍為-58.05×10-6~-242.52×10-6;同時(shí)在監(jiān)測過程中2011年1月12日上午10點(diǎn)出現(xiàn)降雪、降雨天氣,應(yīng)變監(jiān)測范圍為-93.71×10-6~-3.46×10-6,并在10點(diǎn)4只應(yīng)變傳感器同時(shí)出現(xiàn)波動(dòng)變化。實(shí)驗(yàn)表明正常情況下,電纜風(fēng)舞、降雪、降雨等氣候條件主要引起了電力鐵塔中橫擔(dān)的形變。

為了滿足橋梁和大壩等民用建筑和航空航天飛行器等結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測與管理需要,設(shè)計(jì)并制作了兩種分別用鈦合金和不銹鋼材料封裝的光纖布拉格光柵應(yīng)變傳感器,并利用懸臂梁校準(zhǔn)裝置對(duì)兩種傳感器的應(yīng)變特性進(jìn)行測試。試驗(yàn)結(jié)果表明,鈦合金封裝的線性度及應(yīng)變靈敏系數(shù)優(yōu)于不銹鋼材料封裝的傳感器。因此,在對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變監(jiān)測時(shí),使用鈦合金封裝的傳感器更能真實(shí)反映結(jié)構(gòu)的應(yīng)變變化,從而達(dá)到健康監(jiān)測的目的。

用數(shù)值模擬方法對(duì)應(yīng)變式壓桿壓力傳感器系統(tǒng)進(jìn)行仿真，研究壓桿的變截面對(duì)壓力傳感器測試結(jié)果的影響；數(shù)值模擬了不同上升前沿的梯形脈沖、三角形脈沖條件下變截面壓桿的響應(yīng)誤差，模擬結(jié)果對(duì)分析實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果有一定參考價(jià)值。