基于塑料光纖光通量變化的連通管式撓度監(jiān)測系統(tǒng).pdf

1、橋梁在荷載作用下的變形是結(jié)構(gòu)剛度的直接反映，荷載與環(huán)境的作用、結(jié)構(gòu)材料的變異均可以通過撓度表現(xiàn)出來。撓度是橋梁設(shè)計、檢測以及監(jiān)測中重要的控制性指標(biāo)，所以橋梁撓度監(jiān)測具有重要意義。對于現(xiàn)有橋梁撓度長期監(jiān)測技術(shù)的局限性以及長期在線實時監(jiān)測的巨大挑戰(zhàn)，打破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，研發(fā)新型撓度監(jiān)測技術(shù)為橋梁長期監(jiān)測服務(wù)，具有一定的學(xué)術(shù)意義與工程實用價值。
　　本文首先分析了橋梁長期撓度監(jiān)測的研究背景及意義，介紹已有橋梁撓度監(jiān)測技術(shù)理論及優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)

2、了目前撓度長期監(jiān)測中存在的問題及面臨的挑戰(zhàn)。在系統(tǒng)介紹光纖傳感器及塑料光纖的基礎(chǔ)上，嘗試采用韌性、耐久性以及穩(wěn)定性都很優(yōu)異的塑料光纖作為傳感元件，研發(fā)基于塑料光纖光通量變化的連通管式撓度長期監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過塑料光纖中光通量的變化來感知液位的高低變化，利用光電轉(zhuǎn)換裝置將其轉(zhuǎn)化為電信號，通過對電信號的測量實現(xiàn)連通管撓度的自動監(jiān)測。該系統(tǒng)不僅為橋梁撓度的長期監(jiān)測提供新的解決方案，同時也是基于全橋光纖傳感的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分。<

3、br>　　論文的主要研究工作和結(jié)論包括:
　　1.分析了塑料光纖產(chǎn)生損耗的原因，并介紹了光纖損耗理論及其在傳感方面的應(yīng)用，推導(dǎo)了基于縱向光纖間距與光強(qiáng)損耗之間的關(guān)系式，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了基于光通量變化的塑料光纖液位傳感元件;
　　2.設(shè)計并制作了塑料光纖液位傳感元件，制作過程采用熱切法切割光纖，以保證光纖切割端面的平整度;采用U型玻璃管對塑料光纖定型，并可將光纖與待測液體隔離，提高了傳感器的穩(wěn)定性和適應(yīng)性;將傳感區(qū)域置于內(nèi)壁

4、光滑的塑料管內(nèi)，確保了U型光纖的上下移動能準(zhǔn)確反映液面的升降;
　　3.對設(shè)計的塑料光纖傳感元件進(jìn)行了液位測量實驗，結(jié)果表明傳感元件在20mm液位測量范圍內(nèi)具有較好的線性度，其相關(guān)系數(shù)在0.98以上，靈敏度為0.44dB/mm。對傳感元件結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析，可知塑料光纖的芯徑D越小，光纖之間間隔個數(shù)n越多，傳感元件的靈敏度越高。通過不同溫度條件下的液位測量實驗，驗證了該傳感元件具有較好的溫度適應(yīng)性和穩(wěn)定性;
　　4.將塑料光纖