應(yīng)用于靜冰壓力檢測(cè)的新型反射式強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器系統(tǒng)研制.pdf

1、近年來(lái)，隨著光纖與光纖通信技術(shù)的發(fā)展，光纖傳感作為一種另辟蹊徑的傳感技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，加之現(xiàn)代光纖制造工藝的提高和新型光電子材料、光電子器件的誕生，光纖傳感技術(shù)正不斷完善并日趨成熟。而反射式強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器（RIM-FOS）作為光纖傳感領(lǐng)域重要的一員，以其設(shè)計(jì)靈活、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、性能可靠、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。
　　在我國(guó)冬季結(jié)冰的高寒地區(qū)，水工/海工結(jié)構(gòu)物經(jīng)常會(huì)受到靜冰壓力的威脅和侵害，由于設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)水工/海工結(jié)構(gòu)物可

2、能受到的最大靜冰壓力值估算的偏差，致使其冬季遭受靜冰壓力作用而損壞。本文以黃河萬(wàn)家寨水利樞紐水庫(kù)庫(kù)區(qū)的靜冰壓力檢測(cè)為工程實(shí)踐應(yīng)用背景，借助作者設(shè)計(jì)的新型反射式強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器于2014年1月-2014年3月在萬(wàn)家寨水庫(kù)進(jìn)行了冬季靜冰壓力定點(diǎn)連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，采集到冬季封凍期冰層生消變化全過(guò)程中冰層隨水位、空氣溫度、冰層溫度和冰層厚度等因素變化而產(chǎn)生的一系列靜冰壓力數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)客觀反映了封凍期冰層靜冰壓力變化規(guī)律，可為高寒地區(qū)水

3、工/海工結(jié)構(gòu)物防護(hù)與建造工程提供理論依據(jù)。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容有:
　　1.通過(guò)分析靜冰壓力的產(chǎn)生和作用機(jī)理，提出在檢測(cè)靜冰壓力的同時(shí)，采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)處與靜冰壓力密切相關(guān)的冰層厚度、冰層溫度梯度和冰下水位等物理量數(shù)值，并簡(jiǎn)要介紹相關(guān)冰情檢測(cè)傳感器檢測(cè)原理和特點(diǎn)。
　　2.結(jié)合靜冰壓力的作用機(jī)理和靜冰壓力檢測(cè)工程應(yīng)用的特定需求，提出對(duì)傳統(tǒng)反射式強(qiáng)度調(diào)制型光纖壓力傳感器進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)并嘗試應(yīng)用于靜冰壓力檢測(cè)試驗(yàn)。對(duì)傳統(tǒng)反射式

4、強(qiáng)度型光纖壓力傳感器的光纖束結(jié)構(gòu)，收、發(fā)光纖束分布類(lèi)型，壓力敏感元件的材料與尺寸等做出設(shè)計(jì)和改進(jìn)。
　　3.基于新型反射式強(qiáng)度型光纖傳感器的檢測(cè)原理，結(jié)合檢測(cè)系統(tǒng)工作環(huán)境特點(diǎn)，選取了合適的光電子器件并搭建了低功耗檢測(cè)電路。
　　4.針對(duì)新型反射式強(qiáng)度型光纖傳感器的檢測(cè)原理和相應(yīng)檢測(cè)電路硬件結(jié)構(gòu)，分析工程應(yīng)用的具體環(huán)境與特定需求，設(shè)計(jì)并編寫(xiě)了具有連續(xù)自動(dòng)采集、存儲(chǔ)和發(fā)送靜冰壓力數(shù)據(jù)功能的檢測(cè)系統(tǒng)程序。
　　5.在萬(wàn)家寨水