光纤Bragg光栅在土木工程应变监测中的温度效应分析

"FBG传感器应变监测温度效应分析.pdf" 光纤Bragg光栅（FBG）传感器在土木工程的健康监测中扮演着重要角色，尤其在结构完整性评估和安全监控方面。FBG传感器利用光的布拉格反射原理来测量应变和温度变化。当FBG受到应变或温度的影响时，其内部的光栅周期会改变，进而导致反射的中心波长发生偏移。这种偏移可以精确地转化为应变和温度的数值。 在理论分析中，光纤光栅Bragg方程是理解其工作原理的关键。该方程描述了FBG的反射波长如何随着应变ε和温度变化ΔT而变化。由于应变和温度的影响是相互交织的，它们可能导致交叉敏感现象，即一个参数的变化会影响到另一个参数的测量结果。例如，在实际应用中，环境温度的变化可能会被误解读为结构的应变，反之亦然。 文章通过分析2010年济南奥体中心体育馆钢结构健康监测项目中的数据，具体探讨了温度效应对应变测量的影响。研究表明，温度场的偏差是导致应变测量误差的主要因素。进行温度补偿时，必须确保所选温度场与传感器实际所在的温度场一致，以减小误差。文章指出，一阶温度灵敏度系数对于Bragg中心波长漂移的影响远大于应变灵敏度系数，大约为其10倍。 然而，尽管存在交叉敏感效应，但在多数情况下，应变和温度的二阶项效应的影响是可以忽略的。这意味着在设计和使用FBG传感器系统时，可以通过适当的补偿技术和数据分析方法来减少这种交叉敏感性的影响，从而提高测量的准确性和可靠性。 关键词：光纤Bragg光栅（FBG）、应变测量、交叉敏感、温度补偿、结构健康监测 中图分类号：TU317，文献标识码：A 总结来看，FBG传感器在土木工程中用于监测结构应变和温度变化，但其交叉敏感性是需要考虑的重要因素。通过深入理解和有效的补偿技术，可以克服这些效应，实现高精度的监测。