FBG用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的若干關(guān)鍵問題研究.pdf

1、本論文在充分研究FBG傳感特性的基礎(chǔ)上，針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，研制開發(fā)了貼片式和嵌入式FBG應(yīng)變傳感器，研究這些傳感器的應(yīng)變和溫度傳感特性及其溫度補(bǔ)償方法，并將其應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)以及鋼筋混凝土的應(yīng)變測量。論文全文從以下三個方面報道了碩士課題期間所完成的研究工作： (1)從布拉格方程出發(fā)，分析了FBG應(yīng)變與溫度傳感及特性，以及FBG中心波長變化對傳感靈敏度的影響，研究了FBG溫度和應(yīng)變交叉敏感問題，對比現(xiàn)有的應(yīng)變傳感

2、的溫度補(bǔ)償方案，認(rèn)為參考光柵法為簡單而有效的手段，研究和推導(dǎo)了補(bǔ)償原理，同時通過等強(qiáng)度梁實驗和溫度標(biāo)定實驗研究了裸FBG的應(yīng)變與溫度傳感特性。研究表明，F(xiàn)BG傳感的實驗結(jié)果與理論分析吻合很好：FBG對軸向應(yīng)力較橫向應(yīng)力更為敏感；在波長變化不大的情況下，波長變化對應(yīng)變靈敏度的影響很小。 (2)針對土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的需求，從傳感器的設(shè)計方案出發(fā)，對結(jié)構(gòu)形式、材料選擇、封裝工藝等角度對FBG傳感器的封裝技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)地研究，提出了貼

3、片式FBG應(yīng)變傳感器(包括鋼片、鈦合金片和銅片封裝FBG應(yīng)變傳感器)，研制了FBG溫度傳感器和嵌入式FBG應(yīng)變傳感器，并對其傳感特性進(jìn)行了實驗研究，結(jié)果表明FBG應(yīng)變傳感器具有良好的應(yīng)變傳感線性度、重復(fù)性和準(zhǔn)確性，是性能優(yōu)良的傳感器。同時在理論上給出了貼片式及嵌入式FBG應(yīng)變傳感器應(yīng)變傳感的力學(xué)模型。 (3)研究了貼片式FBG傳感器(包括鋼片和鈦合金片封裝FBG傳感器)用于鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)變的測量以及嵌入式FBG應(yīng)變傳感器用