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光纤光栅传感器在混凝土裂缝监测中的实验研究
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更新于2024-08-29
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"光纤光栅传感器监测混凝土简支梁裂缝的实验研究" 本文是一篇关于利用光纤布拉格光栅(FBG)传感器进行混凝土结构健康监测的实验研究。光纤光栅传感器是通信技术领域的成熟产品,但在土木工程领域的应用仍处于发展初期。研究主要针对结构健康监测系统,尤其是对混凝土简支梁裂缝的检测和定位。 实验中,研究人员在混凝土简支梁底部布置了两种类型的FBG传感器:一种是经过纤维增强复合塑料(FRP)封装的准分布式FBG传感器,另一种是未封装的准分布式FBG传感器。目的是评估这两种传感器在感知和定位混凝土裂缝方面的性能。实验结果显示,两种传感器都能有效地感知到裂缝的出现,并能实现大致的定位。然而,经过FRP封装的FBG传感器相对于裸光纤光栅,其应变灵敏度有所降低,这可能会影响其在实际应用中的精度。 关键词涉及的领域包括传感器技术、裂缝定位、应变测量以及结构健康监测。光纤光栅传感器因其独特的优点,如抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小等,在结构健康监测中具有广泛的应用潜力。然而,本研究也揭示了在特定环境条件下,如封装材料的选择,可能会影响传感器的性能。 文章讨论了实验方法、数据分析和结果解释,为未来优化FBG传感器在混凝土结构监测中的设计和应用提供了理论依据。这一研究对于提高结构安全性和延长工程结构寿命具有重要意义,有助于推动FBG传感器在土木工程领域的广泛应用。
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书书书
第
40
卷
第
1
期
中
国
激
光
Vol.40
,
No.1
2013
年
1
月
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狔
,
2013
光纤光栅传感器监测混凝土简支梁裂缝的实验研究
田石柱
1
,
2
曹长城
1
王大鹏
1
1
苏州科技学院土木工程学院,江苏 苏州
215011
2
哈尔滨工业大学土木工程学院,黑龙江 哈尔滨
( )
150090
摘要
以结构健康监测系统为研究背景,研究了光纤布拉格光栅(
FBG
)传感器。对
FBG
的研究起步并成熟于通信
领域,而对其在土木工程领域的研究尚处于发展阶段。为了进一步促 进
FBG
传感 器的 发展,推 广其 在工程 中的 应
用,通过在混凝土简支梁的底部布置经纤维增强复合塑料(
FRP
)封装的准分布式
FBG
传感器和未经封装的准分布
式
FBG
传感器,研究了准分布式
FBG
传感器对钢筋混凝土构 件裂 缝出现 时的 有效感 知及 定位问 题。实验 结果 表
明可实现裂缝的大致定位,经
FRP
封装的
FBG
传感器相对于裸光纤光栅,其应变灵敏度有所下降。
关键词
传感器;裂缝定位;应变;结构健康监测
中图分类号
TP212.9
;
P315.73
文献标识码
A
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:
10.3788
/
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犗犆犐犛犮狅犱犲狊
050.2770
;
060.3735
;
130.6010
收稿日期:
20120807
;收到修改稿日期:
20120906
基金项 目:第 八 批 江 苏 省 “六 大 人 才 高 峰 ”项 目 (
2011JZ013
)和 哈 尔 滨 市 科 技 局 科 技 创 新 人 才 研 究 专 项 基 金
(
2009RFKXG007
)资助课题。
作者简介:田石柱(
1962
—),男,教授,博士生导 师,主 要 从事 结构 智 能健 康 监 测、结 构 抗 震 试验 及 振 动 控制 等 方 面 的研
究。
Email
:
tianshizhu
@
mail.usts.edu.cn
1
引
言
在土 木工程领域,一 些混凝土工 程对裂缝具 有
严格的要求,如堤坝、蓄水池、核反应堆的保护壳等,
然而由于混凝土属 于非线性 材 料,裂 缝的出现 具 有
随机性
,因此对混凝 土 裂缝的监 测 与定位一 直 是困
扰众多专家学者 的 难题。近 来,一 些 研究者提 出 长
标距光纤布拉格光栅(
FBG
)传感器及准分布式长标
距
FBG
传感 器 在 土 木 工 程 中 的 应 用。
Inaudi
等
[
1
]
利用长标 距
FBG
传感器测量 结构在荷载 作用下的
挠度,试验结果表明传感器可测得非常有效的数据,
尤其对混凝土 和 木 结 构;
Inaudi
等
[
2
]
利 用 准 分 布 式
长标距
FBG
传 感 器 对 索 和 隧 道 进 行 长 期 监 测;
01140011
下载后可阅读完整内容,剩余4页未读,立即下载
weixin_38520258
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